南昌大学物理实验报告-分光计调整及光栅常数测量

南昌大学物理实验报告分光计的调节与使用南昌大学物理实验报告学生姓名:李淑万学号: 专业班级:应用物理111 班级编号: S008 试验时间: 第周星期座位号: 教师编号: 成绩:一实验目的1了解分光计的结构，掌握调节分光计的方法2 掌握三棱镜的顶角的两种测量方法3 测量三棱镜玻璃的折射率二实验仪器分光计、三棱镜、准直镜三实验原理1 棱镜玻璃折射率的测定:最小偏向角法测量,i,'1i,i'12,2 如图所示当时为最小，此时(),,,，,'minmin,i,i,i,i,1111222 设棱镜折射率为n，南昌大学物理实验报告学生姓名:李淑万学号: 专业班级:应用物理111 班级编号: S008 试验时间: 第周星期座位号: 教师编号: 成绩:,,，minsinsini21n,,,,,sinsin'sinsinsini,ni,n11222则,,min只要测得和就能用上式求得待测棱镜材料的折射率。

四实验步骤1 调节分光计(1) 调整望远镜: ,目镜调焦:清楚的看到分划板刻度线。

,调整望远镜对平行光聚焦:分划板调到物镜焦平面上。

;调整望远镜光轴垂直主轴:当镜面与望远镜光轴垂直时，反射象落在上十字线中心，平面镜旋转180?后，另一镜面的反射象仍落在原处。

(2) 调整平行光管发出平行光并垂直仪器主轴:将被照明的狭缝调到平行光管物镜焦面上，物镜将出射平行光。

2. 使三棱镜光学侧面垂直望远镜光轴。

(1)调整载物台的上下台面大致平行，将棱镜放到平台上，是镜三边与台下三螺钉的连线所成三边互相垂直。

(2)接通目镜照明光源，遮住从平行光管来的光，转动载物台，在望远镜中观察从侧面AC和AB返回的十字象，只调节台下三螺钉，使其反射象都落在上十子线处。

2 自准法测量三棱镜顶角南昌大学物理实验报告学生姓名:李淑万学号: 专业班级:应用物理111 班级编号: S008 试验时间: 第周星期座位号: 教师编号: 成绩:,1转动游标盘，使棱镜AC正对望远镜记下游标,的读数和游标,的,2读数。

南昌大学物理实验报告课程名称：大学物理实验实验名称：分光计的调节与光栅系数的测量学院：化学学院专业班级：应用化学学生姓名：钟超学号：5503216049实验地点：311座位号：17实验时间：一、实验目的：1、了解分光计的结构，掌握调节分光计的方法；2、使用透射光栅和分光计测定光栅常数。

二、实验原理：1、目测调节：根据眼睛的粗略估计，调节望远镜和平行光管上的高低倾斜调节螺丝，使望远镜和平行光管光轴大致垂直于中心轴；调节载物台下的三个水平调节螺丝，使载物台面大致呈水平状态。

2、用自准法调整望远镜：（1）点亮照明小灯，调节目镜和分划板间的距离，看清分划板上的准线和和带有绿色的小十字窗口(目镜对分划板调焦）（2）将准直镜放在载物台上，使得准直镜的两反射面与望远镜大致垂直。

轻缓的转动载物台，从侧面观察，判断从准直镜正反两面反射的亮十字光线能否进入望远镜内。

（3）从望远镜的目镜中观察到亮的十字像，前后移动目镜对望远镜调焦，使得亮十字像成清晰像。

再调准线与目镜间的距离，使目镜中既能看清准线，又能看清亮十字像。

注意准线与亮十字像之间有无视差，如有视差，则需反复调节，予以消除。

3、用逐次逼近各半调整法调整望远镜光轴与分光计中心轴垂直:将准直镜仍竖直置于载物台上，转动载物台，使望远镜分别对准准直镜的反射面。

利用自准法可以分别观察到两个十字反射像。

分别调节望远镜方位和载物台平面，使准线和十字反射像重合。

即转动载物台使望远镜先对准准直镜的一个表面，若从望远镜中看到准线和十字反射像不重合，他们的交点在高低方面相差一段距离 ，此时调节望远镜倾斜度，使差距减小一半，再调节载物台螺丝，消除另一半距离使准线和十字反射像重合，然后将载物台旋转180°，使望远镜对着双面镜的另一面，采用同样的方法调节，如此重复调整数次，直到转动载物台时，从双面镜前后两表面反射回来的十字像都能与准线重合为止。

4.调整平行光管：(1)、目测粗调至平行光轴大致与望远镜光轴相一致（2）、打开狭缝，从望远镜中观察，同时调节目镜，直到看见清晰的狭缝像为止，然后调节缝宽，使望远镜视场中缝宽约为1mm。

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南昌大学物理实验报告
课程名称：大学物理实验.
实验名称：分光计调整及光栅常数测量.
学院：信息工程学院专业班级：通信152
学生姓名：宋县锋.
学号：6102215068 序号：23 .
实验地点：
311 .
实验时间：第12周星期3下午 3.45开始.
三、实验仪器：
分光计、光源、光栅、自准镜
四、实验内容和步骤：
.分光计调整
（1）熟悉分光计各调节螺钉作用后，目视粗调载物台、望远镜及平行光管基本水平。

（2）用自准直法将望远镜调焦到无穷远
（3）载物台转轴与望远镜光轴垂直的调节
在望远镜视场中能够看到平面反射镜两面反射回的像。

规律：
平面反射镜两面反射回的像都在视场上方（或下方）时，只需调节望远镜的俯仰调节螺钉。

平面反射镜两面反射回的像一面在视场上方另一面在视场下方时，只需调节载物台的水平调节螺钉。

注意：认定上、下方的像之间的距离后，将在视场上方的像下调1/2距离，或将在视场下方的像上调1/2距离。

调节平行光管
打开光源放在狭缝前，望远镜对准平行光管。

左右移动目镜，观测不同颜色，记录数据。

五、实验数据与处理：=
λ绿光546.07nm =
λ黄光（光1=589.59nm；光2=589.0nm）
初始左右
白0°180°
紫344°50′164°45′
绿341°10′161°8′
黄1 340°11′160°11′
黄2 339°15′159°12′。

南昌大学物理实验报告课程名称：大学物理实验实验名称：分光计的调节和光栅常数的测量学院：信息工程学院专业班级：计算机科学与技术学生姓名：学号：实验地点：座位号：实验时间：一、实验目的：1.了解分光计的基本结构和原理；2.掌握分光计的调整要求和调整方法；3.调整分光计，使其达到最佳工作状态，可进行精密测量；4.用调整好的分光计测三棱镜的顶角；5.观察光栅衍射现象，理解光栅衍射基本规律；学会用分光计测光栅常数。

二、实验原理：①分光计的调节和使用分光计主要由五个部分构成：底座、平行光管、自准直望远镜、载物台和读数装置。

不同型号分光计的光学原理基本相同。

JJY型分光计如图3-7-1所示。

1．底座分光计底座（17）中心固定有一中心轴，望远镜、度盘和游标盘套在中心轴上，可绕中心轴旋转。

2．平行光管平行光管安装在固定立柱上，它的作用是产生平行光。

平行光管由狭缝和透镜组成，如图3-7-2。

狭缝宽度可调（范围0.02~2mm），透镜与狭缝间距可以通过伸缩狭缝筒进行调节。

当狭缝位于透镜焦平面上时，由狭缝经过透镜出射的光为平行光。

3．自准直望远镜阿贝式自准直望远镜安装在支臂上，支臂与转座固定在一起并套装在度盘上。

它用来观察和确定光线行进方向。

自准直望远镜由物镜、目镜、分划板等组成（如图3-7-3），三者间距可调。

其中，分划板上刻有“”形叉丝；分划板下方与一块45º全反射小棱镜的直角面相贴，直角面上涂有不透明薄膜，薄膜上划有一个“十”形透光的窗口，当小电珠光从管侧经另一直角面入射到棱镜上，即照亮“十”字窗口。

调节目镜，使目镜视场中出现清晰的“”形叉丝。

在物镜前方放置一平面镜，然后调节物镜，使分划板位于物境焦平面上，那么从棱镜“十”字口发出的绿光经物镜后成为平行光射向前方平面境，其反射光又经物镜成像于分划板上。

这时，从目镜中可以看到清晰的“”形叉丝和绿色“十”字像。

此时望远镜已调焦至无穷远，适合观察平行光了。

如果平面境的法线与望远镜光轴方向一致，则绿色“十”字像位于分划板“”形叉丝的上横线上，如图3-7-3中的视场。

实验4-11 分光计的调整及光栅常数测定分光计作为基本的光学仪器之一，它是精确测定光线偏转角的仪器，也称之为测角仪。

光学中很多基本量（如反射角、折射角、衍射角等）都可以由它直接测量。

因此，可以应用它测定物质的有关常数（如折射率、光栅常数、光波波长等），或研究物质的光学特性（如光谱分析）。

应用分光计必须经过一系列仔细的调整，才能得到准确的结果。

因此，在学习使用过程中，要做到严谨、细致，才能正确掌握。

【实验目的】1． 了解分光计的基本构造，学会调整分光计。

2． 观察光栅衍射现象，学会用分光计测光栅常数。

【实验原理】光栅是利用衍射原理使光发生色散的光学元件，其由大量等宽、等间距、相互平行的狭缝（或刻痕）组成。

光栅分为透射式和反射式两类，并有平面、凹面之分。

根据夫琅和费衍射理论，当波长为λ的单色平行光垂直照射到光栅上时，经每一狭缝的光都要产生衍射，由于各缝发出的衍射光都是相干光，彼此要产生干涉，于是在透镜L 的焦平面上，就会形成一系列被相当宽的暗区隔开的又细又亮的明条纹，称为谱线（见图4-11-1）。

各明条纹所对应的衍射角φ应满足下列条件λφk b a =+sin )( ( ,2,1,0±±=k ) （4-11-1）式中a 为狭缝宽度，b 为缝间距离，（b a +）称为光栅常数，k 为光谱线的级次。

对应于k =0的明条纹为中央明条纹，也称为零级谱线。

若入射光为复色光，则各波长的零级谱线均在同一位置，其它级次的谱线位于零级谱线的两侧，且同级谱线按不同波长，从短波向长波散开，即衍射角逐渐增大，形成光栅光谱。

由式（4-11-1）可以看出，如果已知入射光波长，只要测出其k 级谱线相应的衍射角φ就可以计算出光栅常数。

【实验仪器】分光计、平面反射镜、光栅、汞灯图4-11-1光栅【实验内容与要求】1．调整分光计（1）调整望远镜使之聚焦于无穷远，适于接收平行光。

（2）调整望远镜光轴与仪器转轴垂直。

南昌大学物理实验报告课程名称：大学物理实验实验名称：分光计的调节与使用学院：专业班级：学生姓名：学号：实验地点：座位号：实验时间：一、实验目的：1.加深对光栅分光原理的理解。

2.用透射光栅测定光栅常量，光波波长。

3.熟悉分光计的使用。

二、实验原理：衍射光栅简称光栅，是利用多缝衍射原理使光发生色散的一种光学元件。

它实际上是一组数目极多、平行等距、紧密排列的等宽狭缝，通常分为透射光栅和平面反射光栅。

透射光栅是用金刚石刻刀在平面玻璃上刻许多平行线制成的，被刻划的线是光栅中不透光的间隙。

而平面反射光栅则是在磨光的硬质合金上刻许多平行线。

实验室中通常使用的光栅是由上述原刻光栅复制而成的，一般每毫米约250~600条线。

由于光栅衍射条纹狭窄细锐，分辨本领比棱镜高，所以常用光栅作摄谱仪、单色仪等光学仪器的分光元件，用来测定谱线波长、研究光谱的结构和强度等。

另外，光栅还应用于光学计量、光通信及信息处理。

1．测定光栅常数和光波波长光栅上的刻痕起着不透光的作用，当一束单色光垂直照射在光栅上时，各狭缝的光线因衍射而向各方向传播，经透镜会聚相互产生干涉，并在透镜的焦平面上形成一系列明暗条纹。

如图1所示，设光栅常数d=AB的光栅G，有一束平行光与ϕ光栅的法线成i角的方向，入射到光栅上产生衍射。

从B点作BC垂直于入射光CA，再作BD垂直于衍射光AD，AD与光栅法线所成的夹角为ϕ。

如果在这方向上由于光振动的加强而在F处产生了一个明条纹，其光程差CA+AD必等于波长的整数倍，即：d (sinϕ±sin i )= mλ（1）式中，λ为入射光的波长。

当入射光和衍射光都在光栅法线同侧时，图1光栅的衍射（1）式括号内取正号，在光栅法线两侧时，（1）式括号内取负号。

如果入射光垂直入射到光栅上，即i=0，则（1）式变成：d sinϕm= mλ（2）这里，m=0，±1，±2，±3，…，m为衍射级次，ϕm第m级谱线的衍射角。

分光计的调整及光栅常数的测量一 实验目的1了解分光计的结构，掌握调节分光计的方法。

2观察光栅的衍射光谱，理解光栅衍射基本规律。

3学会测定光栅的光栅常数.二 实验仪器分光计、光栅、低压汞灯电源、平面镜等三 实验原理衍射光栅、光栅常数图40-1中a 为光栅刻痕(不透明)宽度，b 为透明狭缝宽度。

d=a+b 为相邻两狭缝上相应两点之间的距离，称为光栅常数。

它是光栅基本参数之一。

图40-1 图40-2 光栅衍射原理图图40-1中a 为光栅刻痕(不透明)宽度，b 为透明狭缝宽度。

d=a+b 为相邻两狭缝上相应两点之间的距离，称为光栅常数。

它是光栅基本参数之一。

2．光栅方程、光栅光谱由图40-1得到相邻两缝对应点射出的光束的光程差为：ϕϕsin sin )(d b a =+=∆式中光栅狭缝与刻痕宽度之和d=a+b 为光栅常数，若在光栅片上每厘米刻有n 条刻痕，则光栅常数n b a 1)(=+cm 。

为衍射角。

当衍射角 满足光栅方程：λϕk d =sin ( k =0，±1，±2…) （40-1） 时，光会加强。

式中 为单色光波长，k 是明条纹级数。

如果光源中包含几种不同波长的复色光，除零级以外，同一级谱线将有不同的衍射角。

因此，在透镜焦图40-3平面上将出现按波长次序排列的谱线，称为光栅光谱。

相同k值谱线组成的光谱为同一级光谱，于是就有一级光谱、二级光谱……之分。

图40-3为低压汞灯的衍射光谱示意图，它每一级光谱中有4条特征谱线：紫色1= 435．8nm，绿色2=546．1nm，黄色两条3= 577．0nm和4=579．1nm。

四实验步骤1 调节分光计（1）调整望远镜：ａ目镜调焦：清楚的看到分划板刻度线。

ｂ调整望远镜对平行光聚焦：分划板调到物镜焦平面上。

ｃ调整望远镜光轴垂直主轴：当镜面与望远镜光轴垂直时，反射象落在上十字线中心，平面镜旋转180°后，另一镜面的反射象仍落在原处。

大学物理实验报告（分光计的调节和使用）一、实验目的：1.了解分光计的基本结构和原理；2.掌握分光计的调整要求和调整方法；3.调整分光计，使其达到最佳工作状态，可进行精密测量；4.用调整好的分光计测三棱镜的顶角；5.观察光栅衍射现象，理解光栅衍射基本规律；6.学会用分光计测光栅常数。

二、实验原理：①分光计的调节和使用分光计主要由五个部分构成：底座、平行光管、自准直望远镜、载物台和读数装置。

不同型号分光计的光学原理基本相同。

JJY型分光计如图3-7-1所示。

1．底座分光计底座（17）中心固定有一中心轴，望远镜、度盘和游标盘套在中心轴上，可绕中心轴旋转。

2．平行光管平行光管安装在固定立柱上，它的作用是产生平行光。

平行光管由狭缝和透镜组成，如图3-7-2。

狭缝宽度可调（范围0.02~2mm），透镜与狭缝间距可以通过伸缩狭缝筒进行调节。

当狭缝位于透镜焦平面上时，由狭缝经过透镜出射的光为平行光。

3．自准直望远镜阿贝式自准直望远镜安装在支臂上，支臂与转座固定在一起并套装在度盘上。

它用来观察和确定光线行进方向。

自准直望远镜由物镜、目镜、分划板等组成（如图3-7-3），三者间距可调。

其中，分划板上刻有“”形叉丝；分划板下方与一块45º全反射小棱镜的直角面相贴，直角面上涂有不透明薄膜，薄膜上划有一个“十”形透光的窗口，当小电珠光从管侧经另一直角面入射到棱镜上，即照亮“十”字窗口。

调节目镜，使目镜视场中出现清晰的“”形叉丝。

在物镜前方放置一平面镜，然后调节物镜，使分划板位于物境焦平面上，那么从棱镜“十”字口发出的绿光经物镜后成为平行光射向前方平面境，其反射光又经物镜成像于分划板上。

这时，从目镜中可以看到清晰的“”形叉丝和绿色“十”字像。

此时望远镜已调焦至无穷远，适合观察平行光了。

如果平面境的法线与望远镜光轴方向一致，则绿色“十”字像位于分划板“”形叉丝的上横线上，如图3-7-3中的视场。

4.载物台载物台套装在游标盘上，可以绕中心轴转动，它用来放置光学元件。

南昌大学物理实验报告
课程名称：大学物理实验
实验名称：分光计的调节与光栅系数的测量学院：
专业班级：
学生姓名：学号：
实验地点：311 座位号：9
实验时间：
()
1 4.调整平行光管
1）目测粗调至平行光轴大致与望远镜光轴相一致
2）打开狭缝，从望远镜中观察，同时调节目镜，直到看见清晰的狭缝像为止，然后调节缝宽，使望远镜视场中缝宽约为1mm 。

3）调节平行光管的倾斜度，达到右图的状态，此时平行光管与望远镜的光轴在同一水平面内，并与分光计中心轴垂直。

4）消除视差，稍微移动望远镜的目镜套筒及转动目镜，最后达到移动头部时，准线与像无相对移动为止
5.光栅和棱镜一样，是重要的分光原件，已广泛应用在单色仪、摄谱仪等光学仪器中，实际上平面平面透射光栅是一组数目极多的等宽等间距的平行狭缝，如下图所示
狭缝光源S 位于透镜1L 的物方焦平面上，G 为光栅，光栅上相邻狭缝间距d ，狭缝缝宽a ，缝间 不透光部分宽为b ，b a d +=称为光栅常量。

本实验所用的全息光栅，则是用全息技术将一系列致密的、等距的干涉条纹在涂有乳胶的玻璃片上感光，经处理后，感光的部分成为不透明的条纹，而未感光的部分成透光的狭缝。

每相邻狭缝间的距离d 就
是光栅常量d ，如右图所示。

自1L 射出的平行光垂直照射在光栅G 上，透镜2L 将与光栅法线成θ角的衍射光汇聚于其像方焦面上的θP 点，产生衍射亮条纹的条件是 λθk d =sin
上式称为光栅方程，式中θ是衍射角，λ是光波波长，k 是条纹级数（0=k ，1±，2±，…），衍。