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1、光源光谱的研究 教学指导书 p235页实验任务：（1） 深入理解实验原理 （2） 确定设计性实验方案（3） 了解、熟悉仪器的使用（4） 观察汞灯一级谱线并求其波长（必做） （5） 观察钠灯光谱，与汞灯有何不同，两者可进行比较分析（6） 观察汞灯二级谱线，求光栅的分辨率等；（7） 实验的结果形式实验报告批改要求：（5分制）一、实验报告格式规范0.5二、实验方案质量 0.5三、操作规范性 0.5四、实验数据处理结果表达的科学性 2五、实验结果讨论误差分析以及结论质量 1.5（下面比较简洁，仅供参考）光栅衍射的原理：光栅的衍射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
2、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 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
3、=（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。 角度的读法： 0.5分为30等份每一份为1。 角度的计算： =1/4*（-）+（-）； 波长的计算： K=0；1；2 表格设计：汞灯谱线度盘K=1K=1sin(埃)(埃)标准值0 (埃)类别
4、示数黄左1174281334520200.347457904.65790.7右23542531347黄左1174231335020160.34645773.34.65769.6右23542531352绿左117314134571990.3285466.74.65460.7右23531731459蓝左1169131385115120.26224370.04.7右23491631852紫左11684139581440.24314051.74.74058.3右23488320数据处理：注：K=1 同理： ； ； 同理： ； ； 同理： ；;； 结果表达式： 同理： ； ；百分误差： 同理： （参考值
5、选错） 结果讨论：从实验数据看，所测光波波长与参考值相差较小，但紫色光与蓝色光的误差相对大一些，尤其是蓝光，实际操作中观察到的光线较弱、角度较小、会产生大误差。但总体看来实验还是成功测出了汞灯各光谱的波长。误差产生的原因： 定性分析： 1、望远镜、平行光管的主光轴在同一直线上，但与仪器的主轴不垂直。 2、狭缝太宽读数不精确；太窄亮度不够、不易观察。 3、入射光没有严格垂直地照射在光栅表面，平行光管狭缝与光栅刻痕不严格平行，有夹角。 4、光栅工艺不精，光栅常数d有误差。 5、分光计自身的系统误差。 6、人眼的视差产生的误差。 7、不同波长光的衍射光谱有一定的宽度，不易确定它的中心位置。 定量分析
6、：1、光栅光谱的波长随衍射角变化如何变化？成正比关系吗（从理论和实际两方面讨论）。谱线类别黄黄绿（强）蓝紫项目衍射角202020161991512144波长（埃）5790.05773.35466.74370.04051.7 从理论公式： K=0，1，2， 看与sin成正比，只有当角很小时，sin，但从实验数据看出较大，与不成正比关系.但随着角的增大而增大。 从实际数据（如下图）看，与不成正比关系. 也随着角的增大而增大。 理论得到验证。 2、光栅光谱和棱镜光谱的异同 相同：它们都是光的色散元件，将复色光分解为单色光。 在衍射角大时都为非正比光谱排列。不同：如下 三棱镜衍射光栅原理不同光的折射现象光的衍射现象公式不同n=c/f*（n），（较小7.510，与成正比）；否则，。排列不同光谱按波长次序的单一排列（无级可分）光谱按级分布在第零级谱线左右两侧级数不同光谱由棱镜对不同波长的零级最大不重合引起的，故为0级谱线，所有0级谱线重合有若干个级分辨本领分辨本领小分辨本领大