三棱镜折射和衍射光栅特性
分光计调节要求
“三垂直” 是指载物台平面、望远镜的主光轴、 平行光管的主光轴必须与分光计主轴垂直。
“三聚焦”是指叉丝对目镜聚焦,即在目镜能看到清 晰的叉丝像;望远镜对无穷远聚焦,即平面镜返回清 晰的绿十字像;狭缝对平行光管物镜聚焦,即在望远 镜中看到清晰的狭缝的像。
目镜套 筒锁定
目镜调 焦手轮
3324 3320 3323 3323 3324 3324 3321 3322
实验数据处理
光栅常数 d 3323nm
光栅宽度 l 45mm
狭缝数目 N= l = 45mm 1.35104 d 3323nm
光栅的角色散率为
理=
d d
k d cos
1 d
3.01105 rad
/m
(k 1时)
实=
102 100 (579.0 577.0)nm
2 2nm
3105 rad
/m
光栅的分辨本领为
1.35104
R
k
N
2.70
104
(k 1时) (k 2时)
由R=
,当=577nm时,m
=
in
R
0.043nm
2nm
两条黄色谱线可以分辨。
光栅的色散曲线
衍射角(度)
光栅的色散曲线 (1#光栅,d=3323nm)
兰
304º37´ 124º39´ 274º11´ 94º15´
15º12´
2级
绿
308º35´ 128º38´ 270º14´ 90º15´
19º11´
黄1
309º45´ 129º46´ 269º4´ 89º7´
20º20´
黄2
309º48´ 129º51´ 269º0´ 89º4´
20º24´
d (cm)
d sin k
(k 0,1, 2, )
光栅的角色散率和分辨本领
光栅方程 d sin k (k 0,1, 2,)
光栅的角色散率为: d k 1 d d cos d
光栅的分辨本领为:
R
(k 1时)
R kN
瑞利判据
仪器简介
望远镜 载物盘 刻度盘
平行 光管
灯源
光源 控制
读数 照明
实验目的
1、掌握用极限法测固体折射率的原理和方法。 2、用光栅观察水银灯光谱,并测出衍射角与
波长的关系。 3、了解光栅的主要特性。 4、进一步熟悉分光计的调节方法。 (难点)
测 固 体 折 射 率 的 原 理 图
n 1 cos A sin 2 sin A
汞灯光谱的衍射角与波长关系原理图
调节载物台水平 : 重新放置双面镜
(与原位置成90°),调节平面镜前 面的螺钉(即载物台下面刚才没调节 的螺钉)使十字像与上方叉丝重合。
三棱镜的 放置方法
光路布置
A
钠光灯
3 2 1
B 毛玻璃
法线方向
暗视场
1
2
3 亮视场
C
极限方向
平行光管
光栅
B2
B1
B3 平台
望远镜
狭缝宽 窄调节
狭缝清晰度调节
望远镜
光源
望远镜仰 角调节Biblioteka 望远镜转动微调螺钉望远镜水平调节螺钉
载物台
游标盘
游标盘 止动
载物台 调平螺 钉
刻
度
盘
刻度盘锁定 (另侧望远镜止动)
平面反射镜 的放置方法
调整
调整
阿贝式自准直望远镜
用各半调节法将绿十字像调至与上方叉丝重 合(如图2),反复调节,使两面的十字像 均与上叉丝重合 注意:此步以后望远镜水平 调节螺丝不可再动!
波长(nm) 435.8
颜色
兰
546.1 绿
577.0 黄1
579.0 黄2
黄二
黄一 绿光
读数方法
游标窗口
游标盘 主刻度盘
233º13΄
实验数据处理
光栅编号:1#
光栅宽度 l 45mm
谱线
角位置 左
角位置 右
1 2
0级
289º25´ 109º27´
435.8nm(兰) 296º56´ 117º0´ 281º52´ 101º56´
用极限法测固体的折射
衍射光栅及其特性
一、引言
分光计是一种能精确测量角度的光学仪 器。利用它可以测量光在棱镜或晶体中的 反射角、折射角、衍射角,而一些光学量, 如光波波长、折射率、光栅常数等可以通 过测量有关角度来确定,所以分光计是一 种比较常用的仪器。分光计的基本部件和 调节原理与其它一些光学仪器如摄谱仪、 单色仪等有很多相似之处,是这一类仪器 的典型。
载物台
平行光 管调平 螺钉
平行光管
刻
度 盘
刻度盘锁定 (另侧望远镜止动)
分光计调整完毕的仪器状态
狭缝 叉丝
十字像
调节平行光管主光轴与分光计主轴垂直
松开平行光管锁紧螺钉,将平行光管旋 转90度,使狭缝像变成水平,然后调节 水平调节螺钉,使狭缝的像与测量用叉 丝水平线重合.
本实验中观察到的汞灯谱线
20 15
10 5 400
K=2 K=1
450
500
550
600
波长
光学棱镜的色散曲线
7º32´
1 级 546.1nm(绿) 298º53´ 118º55´ 279º56´ 99º58´
9º28´
577.0nm(黄 1) 299º24´ 119º26´ 279º24´ 99º26´
10º0´
579.0nm(黄 2) 299º27´ 119º29´ 279º22´ 99º25´
10º2´