集美大学：物理实验教学指导（讲义）光栅衍射法测定光波长

光栅衍射法测定光波长1教学内容与要求1）调节分光计按照调节步骤调节好仪器的各个部分，调节好须经指导教师检查。2）观察衍射条纹分布并测定汞光谱中绿色光谱线的波长重复测量数据8次以上。（2号光栅测量2级条纹衍射角，3号光栅测量1级条纹衍射角）。光栅常数：2号光栅的光栅常数为：d=(1.000±0.002)x10mm3号光栅的光栅常数为：d=(3.333±0.002)x10-mm2实验原理与方法原理：根据光的波动理论，平行光垂直入射到光栅平面，衍射条纹分布满足光栅方程式：dsin@=k1----k=±123....而波长的计算公式为：dsinPr元=9———-k=±123..k可见，如果光栅常数已知，只要测得K级条纹的衍射角，波长便可确定。方法：实验上可以用分光计来观察衍射现象以及衍射光方向的测量。把光栅放置到与平行光管垂直，用望远镜来观察衍射图样，同时测量得到正K级条纹衍射光方向的左游标读数e，右游标读数和负K级条纹衍射光方向的左游标读数6+右游标读数便可由下式确定K级条纹的衍射角。9=(0 -0.)+(0 -0,)17汞灯衍射图样

光栅衍射法测定光波长 1 教学内容与要求 1）调节分光计 按照调节步骤调节好仪器的各个部分，调节好须经指导教师检查。 2）观察衍射条纹分布并测定汞光谱中绿色光谱线的波长 重复测量数据8次以上。（2号光栅测量2级条纹衍射角，3号光栅测量1级条纹衍射 角）。光栅常数： 2 实验原理与方法 原理：根据光的波动理论，平行光垂直入射到光栅平面，衍射条纹分布满足光栅 方程式： 而波长的计算公式为： 可见，如果光栅常数已知，只要测得K级条纹的衍射角，波长便可确定。 方法：实验上可以用分光计来观察衍射现象以及衍射光方向的测量。把光栅放置 到与平行光管垂直，用望远镜来观察衍射图样，同时测量得到正K级条纹衍射光方向 的 和负K级条纹衍射光方向的 便可由下式确定K级条纹的衍射角。 汞灯衍射图样

3实验操作步骤（一）分光计粗调1）望远镜调平；2）平行光管调平；3）载物台调平。（二）望远镜调节1）目镜分划板清晰度调节；2）用自准法调节使望远镜适合观察平行光；3）用各半调节法调节望远镜与仪器主轴垂直。（三）平行光管调节1）调节平行光管出射平行光；2）调节平行光管与望远镜共轴：3）调节缝宽。（四）测定衍射角1）放置光栅并调节到与平行光管垂直；2）观察衍射条纹并调节载物台使正负级别的条纹等高；3）测量正负K级条纹的衍射光方向

3 实验操作步骤 （一）分光计粗调 1）望远镜调平；2）平行光管调平；3）载物台调平。 （二）望远镜调节 1）目镜分划板清晰度调节；2）用自准法调节使望远镜适合观察平行光；3）用 各半调节法调节望远镜与仪器主轴垂直。 （三）平行光管调节 1）调节平行光管出射平行光；2）调节平行光管与望远镜共轴；3）调节缝宽。 （四）测定衍射角 1）放置光栅并调节到与平行光管垂直； 2）观察衍射条纹并调节载物台使正负级别的条纹等高； 3）测量正负K级条纹的衍射光方向

4不确定度计算公式衍射角的不确定度：tu+u+ugey95P波长的不确定度：(sin Prud)+(d cosPrug)N2计算时必须把衍射角的不确定度换算成弧度代入5教学重点与难点重点：1）分光计的调节方法：2）衍射角测量方法。难点：1）望远镜光轴与仪器主轴垂直调节；2）保证光栅平面与入射光方向垂直；6预习题1）望远镜调节的三个要求是什么？

4 不确定度计算公式 衍射角的不确定度： 波长的不确定度： 计算时必须把衍射角的不确定度换算成弧度代入。 5 教学重点与难点 重点： 1）分光计的调节方法； 2）衍射角测量方法。 难点： 1）望远镜光轴与仪器主轴垂直调节； 2）保证光栅平面与入射光方向垂直； 6 预习题 1）望远镜调节的三个要求是什么？

2）平行光管调节的三个要求？3）分光计调节的主要步骤是什么？4）书中提到的光栅方程式成立的条件是什么？5）如何判断光栅平面与入射光方向垂直？6）衍射角如何测定？7）正负级别的衍射条纹高度不相同时应如何调节？8）选择不同级别的衍射条纹来测量对波长测量有何影响？

2）平行光管调节的三个要求？ 3）分光计调节的主要步骤是什么？ 4）书中提到的光栅方程式成立的条件是什么？ 5）如何判断光栅平面与入射光方向垂直？ 6）衍射角如何测定？ 7）正负级别的衍射条纹高度不相同时应如何调节？ 8）选择不同级别的衍射条纹来测量对波长测量有何影响？