光栅常数与光源光谱影响的研究
实验者：冯洁同组实验者：李琪琪指导教师：芦立娟
（A09化工（1）班，090702136，653339）
【摘要】
本文根据理论和实验两方面对有关光栅常数与光源光谱的问题进行了分析，利用计算机软件（Excel）对光栅常数与光源光谱实验的测量数据进行分析处理，能更深刻的理解和掌握光栅常数与光源光谱之间的关系以及在不同光波波长与其衍射角之间的关系。

【关键词】
光栅常数分光计偏转角波长
【实验原理】
一、光栅衍射的原理[1]：
光栅是根据多缝衍射原理制成的一种分光元件，它能产生谱线间距宽的匀排光谱。

所得光谱线的亮度比用棱镜分光时要小些，但光栅的分辨本领比棱镜大。

光栅不仅适用于可见光，还能用于红外和紫外光波，常用在光谱仪上。

衍射光栅有透射光栅和反射光栅两种，它们都相当于一组数目很多、排列紧密均匀的平行狭缝，透射光栅是用金刚石刻刀在一块平面玻璃上刻成的，而反射光栅则把刻缝刻在磨光的硬质合金上。

实验教学用的是复制光栅（透射式），由明胶或动物胶在金属反射光栅印下痕线，再用平面玻璃夹好，以免损坏。

图1 光栅衍射图2 光栅衍射后加会聚透
二、根据夫琅和费衍射的理论，当平行光垂直地投射到光栅平面上，则光被衍射后，凡衍射角适合条件
K=0，1，2， (1)
时光将会加强，其它方向将完全抵消。

式中是衍射角，d=（a+b）是缝距，称为光栅常数（如图1），K是光谱的级数。

如果用会聚透镜把这些衍射后的平行光会聚起来，则在透镜焦面上将出现亮线，称为谱线。

在的方向上可以观察到中央极强，称为零级谱线。

其他级数的谱线对称地分布在零级谱线的两侧，如图2。

如果光源中包含几种不同的波长，则同一级谱线对不同波长又将有不同衍射角，从而在不同的地方形成色光线，称为光谱。

测出各种波长谱线的衍射角和光栅常数d，即可由式（1）算出波长。

【调试方案设计】
1、仪器用具：分光计，透射光栅(1/300mm,1/600mm ) ，汞灯
2、调试方法步骤：
⑴调整分光计
总要求：望远镜和平行光管的光轴共线并与分光计中心轴垂直。

具体要求：
①将双面镜放在载物台上；三个螺钉高度分别为“h”
②望远镜调焦到无穷远（接收平行光）
③望远镜光轴与分光计中心轴垂直（自准法）
④望远镜和平行光管的光轴共线并与分光计中心轴垂直
⑵放置光栅。

旋转载物台，使望远镜中看到它反射回来的两绿“+”字反射像，均与分光板的调整用线（分划板上方的十字叉线）重合。

⑶观察汞灯光谱谱线。

锁定平台，旋转望远镜观察汞灯光谱。

将可看到蓝紫色、绿色、黄色等不同等级谱线。

观察汞灯光谱谱线随偏转角改变时的现象。

ϕ。

⑷测量偏转角
调节平台左右倾斜度，使各谱线的高度相同。

已知光栅常数为1/300与1/600，利用分
ϕ（具体操作：光计分别测出在光栅常数为1/300与1/600时黄、绿、蓝、紫光的偏转角
将望远镜缓慢旋转到载物台左边，找到一级谱线与二级谱线的交汇处后，从左到右小心缓慢
ϕ
旋转望远镜，并依次记下一级不同类别谱线的偏转角），并用（1）式求出各色光的波长。

⑸利用Excel软件处理数据，通过作图比较不同光栅常数对光源光谱的影响。

实验数据记录与处理：
1、光栅常数为1/300mm ，其中K=1。