实验数据与处理
衍射级数k
-1
x9
-1
x10
-1
x11
-1
x12
-2
x13
-2
x14
-2
x15
-2
x16
光色
光谱线的位置 左游标θ左
紫
143°31′45″
绿
141°37′00″
黄1
141°06′45″
黄2
141°02′00″
紫
135°52′15″
绿
131°54′00″
黄1
130°49′30″
黄2
130°39′00″
实验目的
1.观察光栅的衍射光谱， 理解光栅衍射基本规律； 2.进一步熟悉分光计的调节与使用； 3.测定光栅常量和汞原子光谱部分特征波长。
实验原理
（一）衍射光栅、光栅常数
光栅由大量相互平行、等宽、等距的狭缝（或刻痕）构成。原制光栅是用金 刚石刻刀在精制的平行平面的光学玻璃上刻划而成的。刻痕处，光射到它上 面向四处散射而透不过去，两刻痕之间相当于透光狭缝。
实验内容与步骤
2.汞光谱波长的测量
1）将望远镜向右（或左）一直移动到第二级衍射谱线的第二根黄光开 始测量，依次向左（或右）一直移动直至所有谱线测完为止。将所测数 据记录于表 2）根据光栅方程dsinφ=kλ计算出各谱线对应的波长，并求出测量值与 公认值的百分误差。
计算测得波长的平均值及其百分误差。
实验内容与步骤
2.汞光谱波长的测量
1）将望远镜向右（或左）一直移动到第二级衍射谱线的第二根黄光开 始测量，依次向左（或右）一直移动直至所有谱线测完为止。将所测数 据记录于表 2）根据光栅方程dsinφ=kλ计算出各谱线对应的波长，并求出测量值与 公认值的百分误差。
计算测得波长的平均值及其百分误差。
21°00′7.5″ 20°37′22.5″ 19°30′37.5″ 15°36′37.5″ 10°32′7.5″ 10°27′22.5″ 09°56′7.5″ 08°3′37.5″
λ/Å
5973.36 5870.27 5566.30 4484.91 6094.78 6049.49 5751.27 4673.90
汞光谱波长的测量实验报告
汞光谱波长的测量
目录
实验背景与目的 实验原理 实验内容与步骤 实验数据与处理 实验感想
实验背景与目的
实验背景
本实验利用光栅把汞原子发出的光线分解成原子衍射光谱。衍 射光栅是摄谱仪、单色仪的重要元件之一。光栅衍射原理也是 晶体X射线结构分析、近代频谱分析和光学信息处理理论的基 础。
实验原理
（三）光栅常量与汞灯特征谱线波长的测量
若光垂直入射到光栅上，而第一级光谱中波长λ已知，则 测出它相应的衍射角为φ，就可以算出光栅常数d；反之， 若光栅常数已知，则可得出光源发射的各特征谱线的波长 λ。φ角的测量可由分光计进行。
实验内容与步骤
1.分光计调整与汞灯衍射光谱观察
1）认真调整好分光计； 2）将光栅放于载物台上。转动载物平台，使光栅平面与平行光管的光 轴垂直。转动望远镜，使望远镜与平行光管的光轴在同一直线上，观察 中央明条纹（k=0），然后左右转动望远镜，可见分立中央明条纹两侧 的待测谱线。若发现两边光谱线亮暗不均，说明光栅平面和平行光管的 光轴没有完全垂直。缓慢转动载物平台，观察两侧光谱线直至两侧光谱 线亮暗一致。若发现左、右两边光谱线不在同一水平线上时，可通过调 节平台下的调平螺丝，使两边谱线处于同一水平线上。 3）调节平行光管狭缝宽度，以能够分辨出两条紧靠的黄色谱线为准；
实验数据与处理
衍射级数k
光色 光谱线的位置 左游标θ左
右游标θ右
衍射角φ=θ-θ0
左游标φ左
右游标φ右
+2 x1 黄2 171°34′30″
351°34′15″
20°30′00″ 21°30′15″
+2 x2 黄1 171°12′15″
351°11′00″
20°07′45″ 21°07′00″
+2 x3 绿 170°00′00″
-10°02′30″
-10°02′30″
315°52′30″
-15°12′15″
-14°11′30″
311°54′15″
-19°10′30″
-18°09′45″
310°42′00″
-20°15′00″
-19°22′00″
光栅上若刻痕宽度为 a ，刻痕间距为b，则d=a+b称为光栅常量，它是光栅 基本参数之一。
实验原理
（二）光栅方程，光栅光谱
根据夫琅禾费光栅衍射理论，当一束平行单色光垂直入射 到光栅平面上时，光波将发生衍射。光衍射角φ满足光栅 方程 dsinφ=kλ,k=0,±1,±2,… 时ห้องสมุดไป่ตู้光会加强。式中，λ为单色光波长；k是明条纹级数。 衍射后的光波经透镜会聚后，在焦平面上将形成分隔较远 的一系列对称分布的明条纹，如图
09°57′00″ 10°57′45″
+1 x7 绿 160°29′45″
340°31′00″
09°25′15″ 10°27′00″
+1 x8 紫 158°38′00″
338°37′45″
07°33′30″ 08°33′45″
中央明条纹θ0左=150°64′30″ θ0右=330°04′00″
φ= φ左 + φ右 2
右游标θ右
衍射角φ=θ-θ0 左游标φ左
右游标φ右
中央明条纹θ0左=150°64′30″ θ0右=330°04′00″
324°31′45″
-07°32′45″
-05°32′15″
320°36′15″
-09°27′30″
-09°27′45″
320°06′45″
-09°57′45″
-09°57′15″
320°01′30″
光栅常数 d
平行光束
光栅
a+b
φ
φ
衍射角
实验原理
（二）光栅方程，光栅光谱
如果入射光波含几种不同波长的复色光，则经光栅衍射后 ，不同波长光的同一级（k）明条纹将按一定次序排列， 形成彩色谱线，称为该入射光源的衍射光谱。图是其中待 测量的普通低压汞灯的第一级衍射光谱。它每一级光谱中 有四条特征谱线：紫色λ紫=4358.3Å，绿色λ绿=5460.7Å ，黄色两条λ黄1=5769.6Å和λ黄2=5790.7Å。
350°09′45″
18°55′30″ 20°05′45″
+2 x4 紫 166°11′00″
346°10′45″
15°06′30″ 16°06′45″
+1 x5 黄2 161°06′00″
341°06′45″
10°01′30″ 11°02′45″
+1 x6 黄1 161°01′30″
341°01′45″