光栅单色仪的调整和使用实验报告

实验报告

陈杨PB05210097 物理二班实验题目:光栅单色仪的调整和使用实验目的:

1. 了解光栅单色仪的原理结构和使用方法。

2. 通过测量钨灯，钠灯和汞灯的光谱了解单色仪的特点。实验内容：

单色仪中等效会聚透镜的焦距f=500mm 光栅的面积64 64mm 2 光栅的刻划密度为1200 线/mm 1.钨灯发出的光波长与光强的关系

(1) 光电倍增管加-450V 的高压

480612560

490667614

500737653

510780672

520831679

530873663

540915628

550943579

(3) 透过率的规律：由原始数据可得下图

(4) 下表为相应波长的滤光片透过率

(5)相关分析:

可以看出，滤光片的透过率随入射光的波长变化而变化。波长位

于中间时，透过率比较大，本次实验中约为75% ；本次实验中，波长介于500nm 和550nm 之间时透过率随波长增大明显减小。

可以用薄膜干涉来解释：这里认为膜的折射率大于其两侧介质

(空气)的折射率，对膜的两个表面的反射光来说，是有半波损失的

此两束相干光若干涉相消，则可以增大透射光线的强度。光程差

2nh=m λ时干涉相消（m= ±1，±2，?）。对膜而言，折射率和厚度都是一定的，所以干涉级数和波长的乘积为定值。滤光片是为了选择一个特定波长的光（记其波长为

λ0 ）而制作的，故m 是取定的，往往取m=1 。入射光波长λ= λ0+ Δλ与λ0较接近时，Δλ是一小量，对干涉相消的条件影响不大，故其透射率比较稳定；而当入射光波长与λ0 相差较大时，Δλ不可以忽略，反射光的光程差2nh 不能满足干涉

(2)579nm 的谱线

对实验结果的一些说明：

就已知条件，本次实验的误差无法定量计算。估计精度不高。入射光受实验室中其他光源的影响，其光强大小不是由单一的光源决定的；另外，测光强的仪器示数不稳定，同一波长的光强几秒钟之内上下浮动甚至达到几十，使得我们记录的数据本身就不准确。而且仪器受环境影响较大，实验台的微小振动都能造成入射到分光系统中的光的光强的改变。光源发光中的不稳定因素也对实验有影响。

(3) 实际分辨本领R 的计算：由原始数据

1

(

1 2 3

)/3

(577.3950 577.3800 577.3875)/3

577.3875nm

2

(

1 2 3

)/3

(579.5550 579.5400 579.5600)/3

579.5512nm

1(

1 2 3

)/3

(0.1350 0.1400 0.1350) /3 0.1367nm

2(

1 2 3

)/3

(0.1400 0.1500 0.1375)/3

0.1425nm

则R11 4224

1

R2 2 4067

2

(4)对漂移量的修正：

理论峰值为λ0=546.073nm, 由原始数据漂移量

546.28000.14501696

546.28750.14251669

546.29250.14001687

)/3

3

(1 23

(546.2800546.2875 546.2925)/3

；

3 00.2137nm

修正后的峰波长：

1 1 577.3875 0.2137 577.1738nm

2 2 579.5512 0.2137 579.3375nm 3. 思考题

(1) 说明钨灯和钠灯、汞灯光谱的区别和道理。

答：钨灯的光谱连续，但钠灯和汞灯的光谱是分立的。因为钨灯光谱是高温固体产生的光谱。

(2) 为什麽狭缝具有最佳宽度？如何求出狭缝的最佳宽度？

答：从右图中可看出，当狭缝太宽时实际分辨率下降，而太窄时，出

射狭缝上光强太小，因而存在最佳宽度a 。

Q a n W0 0.86

D；

a a n W0 0.86

n 0 D 时最佳

当

a 0.86 f

D

(3) 单色仪的理论分辨本领如何计算？实际分辨本领如何测量和计算？

答：理论分辨本领R mN

实际分辨本领R ，测出三次同一峰值附近的波长，求其平均

值，并求出其差的平均值，代入上式即可。

(4) 用钨灯测出的光强分布曲线可说明什么问题？答：其一，可以证明钨灯光谱是连续的。

其二，光源发光的过程是一个随机过程。实际测出的光谱没有上图那样平滑，而且不同时刻测出的光谱有一定的差异。

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