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衍射光栅特性的研究

衍射光栅特性的研究实验过程
任务:测量衍射光栅的主要参数。

1准备:
1.1重要螺丝:
(1)转座与度盘止动螺丝(分光计结构示意于中16)。

位于刻度盘下左轴上,作用是将度盘(外大圆环)和望远镜固定在一起,同步转动。

测量前必须将其拧紧。

(2)望远镜止动螺丝(17)。

位于刻度盘下右轴上,作用是望远镜固定在某一角位置上。

测量前必须将其松开,使望远镜可以自由转动。

只有使用望远镜微调时才将其拧紧。

(3)游标盘止动螺丝(25)。

位于平行光管支架下中部,作用是固定游标盘(内黑色大园盘),调整仪器前将其松开,使游标盘可以自由转动。

测量时,以测量者为参考先将两游标旋转到左右位置后再固定。

1.2注意事项:
转动望远镜时必须手持其支架转动,不允许抓住望远镜筒或照明灯管转动望远镜。

1.3 仪器的调整
(1) 粗调:(1)目视望远镜和平行光管是否水平,不水平分别调节两者的高低调节螺丝12、27。

(2)调节载物台调平螺丝6(三颗),使载物台上下层间形成1 mm 左右的均匀空气层。

(3)旋转载物台上层,使其上表面的三条刻线分别对准下边的三条螺丝。

(2)调节望远镜适合观察平行光(聚焦无穷远),且无视差(自准直法):
打开分光计照明电源开关(看到视场中下方绿色矩形背景)。

A 目镜的调节:转动目镜调节手轮11(紧靠眼睛),看到十分清晰的+形叉丝为止。

目镜调好后,在整个实验中不能再转动目镜。

B 安放双反镜:将双反镜安装在载物台上,使其镜面和载物台上任意刻线相平行且居中。

旋转刻度盘,带动载物台(下同),使双反镜面和望远镜垂直(不能直接转载物台和双反镜).
C 物镜的调节: 微微左右旋转刻度盘,通过望远镜观察并寻找反射像(绿色╀字).看到后,调节物镜(推拉目镜套筒),看见清晰的反射像.
D 消视差: 再仔细调节物镜(推拉目镜套筒)直到眼睛上下、左右微动是,反射的绿色╀字和+形叉丝无相对运动,即消除了视差.将目镜固定螺丝9拧紧.
注: 望远镜聚焦于无穷远后,在整个实验中此部分不能再动.
(3)望远镜光轴垂直于分光计主轴;
A 将反射的绿╂字调到P点(见图4)。

旋转刻度盘,使╂字的纵线和 形叉丝的纵线重合。

调节望远镜高低调节螺丝12,使╂字从当前位置向P点移动一半垂直距离(不准调到P点);调节载物台三颗调平螺丝中镜面前螺丝B1或镜面后螺丝B2(注意:不能动面内螺丝B3)(见图5),使╂字和P点重合(此法称为“两步法”)。

B旋转刻度盘1800,带动双反镜旋转,使双反镜第二个面转向(垂直)望远镜,按上述“两步法”调节,使╂字和P点重合。

C旋转刻度盘1800,使双反镜第一个面转向望远镜,重复前两步过程,直到不需调节,转到另一面,╂字和P点已经重合为止。

注意: 分清B1、B2、B3螺丝,调节过程中,始终不能调节面内螺丝B3。

(4) 调节载物台法线与分光计主轴重合(或平行)
将双反镜旋转900,使载物台调平螺丝B3所在刻线和镜面垂直。

从望远镜中找到反射╂字,
只调节B3螺丝使╂字和P 点重合。

(5) 使平行光管光轴和分光计主轴垂直
将双反镜取下,放在安全地方。

转动望远镜使其与平行光管在同一条线上。

打开汞灯。

松开狭缝锁紧螺丝2,转动狭缝,通过望远镜看到狭缝的水平像。

调节平行光管高低调节螺丝27,使水平狭缝像和≠形叉丝的下横线重合。

转动狭缝装置,使其像竖直。

(6) 调节平行光管使出射平行光
通过望远镜观察狭缝像,调节平行光管伸缩套筒,直到看见清晰狭缝像,紧固狭缝锁紧螺丝2。

2 测量:
2.1 仪器准备
将光栅放置于载物台中部,并使光栅面垂直于平行光管光轴。

用水银灯照亮狭缝。

将两游标旋转到左右位置后,将游标盘止动螺丝25紧固。

2.2 测量与记录
旋转望远镜,当其与平行光管平行时,通过望远镜观察光栅衍射中央明纹(K=0)。

向左旋转望远镜,观察K=1级谱线。

从中央明纹向左依次可看到紫、绿、黄2、黄1。

从黄1谱线开始,使谱线被≠形叉丝的纵线平分,依次记下各谱线的角坐标右左11,++θθ,望远镜转过中央明纹后,从紫光开始,记录K = - 1级谱线的紫、绿、黄2、黄1的角坐标右左11,--θθ。

西安建筑科技大学物理实验卡片
二00三年八月制作
注意:同学们:请认真做好下次实验预习。

做本实验时,认真、仔细阅读本卡片,按卡片内容独立进行实验。

操作有困难、仪器中有问题及时向教师提出。

保护好卡片,请勿带走,以免影响后边同学做实验。

西安建筑科技大学物理教研室。

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