衍射光柵是利用光的衍射原理使光波發生色散的光學元件。以衍射光柵為色散元件組成攝譜儀或單色儀是物質光譜分析的基本儀器之一，在研究譜線結構，特征譜線的波長和強度；特別是在研究物質結構和對元素作定性與定量的分析中有極其廣泛的應用。

分光計是精確測定光線偏轉角的儀器，也稱測角儀。光學中的許多基本量如波長，折射率等都可以直接或間接地表現為光線的偏轉角，因而利用它可測量波長，折射率等，此外還能精確的測量光學平面間的夾角。許多光學儀器（棱鏡光譜儀、光柵光譜儀、分光光度儀、單色儀等）的基本結構也是以它為基礎的，所以分光計是光學實驗中的基本儀器之一。使用分光計時必須經過一系列精細的調整。分光計的調整方法對一般光學儀器的調整也有一定的通用性，因此學習分光計的調整方法也是使用光學儀器的一種基本訓練。實驗簡介第1頁/共31頁第一頁，共32頁。實驗目的1．熟悉分光計的調整和應用；2．了解光柵分光的特點;3．觀察汞燈光譜的特點；4.測量汞燈各光譜線的波長。第2頁/共31頁第二頁，共32頁。實驗原理一、光柵光柵------是一排密集、均勻而又平行的狹縫。衍射光柵(透射光柵)機制光柵：在玻璃片上刻劃出一系列平行等距的劃痕,刻過的地方不透光，未刻地方透光。全息光柵：通過全息照相，將激光產生的干涉條紋在干板上曝光，經顯影定影制成全息光柵。第3頁/共31頁第三頁，共32頁。光柵常數:d透光縫寬度a不透光縫寬度b第4頁/共31頁第四頁，共32頁。二、光柵衍射根據波動光學理論，當單色平行光垂直照射在光柵面上時，將產生夫瑯和費衍射現象，產生明條紋的條件為

dsink=kλ

k=0,±1,±2,……

d-------光柵常數k----------第級衍射角--------入射光波長

K-------明紋的級次。如果用會聚透鏡將衍射后的平行光會聚起來,透鏡后焦面上將出現一系列亮線----譜線.在=0的方向上可以觀察到零級譜線,其他級數的譜線對稱分布在零級兩側第5頁/共31頁第五頁，共32頁。如果已知光柵常數d，用分光計測出k級譜線對應的衍射角k，則可求出該譜線對應的入射光波長;若已知入射光的波長,則反過來可求光柵常數d

。第6頁/共31頁第六頁，共32頁。儀器及調整分光計一臺光源(汞燈)一個平面反射鏡一塊衍射光柵一塊.第7頁/共31頁第七頁，共32頁。分光計（又名分光測角儀）是用來精確測量角度的儀器。分光計是光學實驗的基本儀器之一，通過角度的測量可以計算媒質折射率、光波波長等相關的物理量，檢驗棱鏡的棱角是否合格、玻璃磚的兩個表面是否平行等。分光計介紹第8頁/共31頁第八頁，共32頁。

分光計第9頁/共31頁第九頁，共32頁。目鏡調焦物鏡調焦物鏡調焦物鏡調焦緊固螺釘調焦緊固螺釘平行光管調焦望遠鏡傾斜調節望遠鏡水平微動望遠鏡緊固望遠鏡和度盤之間緊固(此螺釘軸對稱處)載物臺調節載物臺游標盤緊固平行光管傾斜調節第10頁/共31頁第十頁，共32頁。平面反射鏡第11頁/共31頁第十一頁，共32頁。低壓汞燈第12頁/共31頁第十二頁，共32頁。衍射光柵第13頁/共31頁第十三頁，共32頁。1.分光計的調節測量前應調節分光計，達到：望遠鏡聚焦到無窮遠，望遠鏡的光軸對準儀器的中心轉軸并與中心轉軸垂直。平行光管出射平行光，且光軸與望遠鏡的光軸共軸。待測光學元件的表面與中心轉軸平行。

實驗內容第14頁/共31頁第十四頁，共32頁。1)目視粗調

⑤調節望遠鏡俯仰調節螺釘平行光管俯仰調節螺釘望遠鏡支架平行光管水平調節螺釘望遠鏡水平調節螺釘④松開望遠鏡鎖緊螺釘③松開游標盤鎖緊螺釘鎖緊載物臺升降鎖緊螺釘②調節載物盤水平調節螺釘①

移動底座第15頁/共31頁第十五頁，共32頁。載物盤水平、望遠鏡俯仰調節的特例

平面鏡兩側面的反射像分別位于和時，只需調節望遠鏡的俯仰調節螺釘dd平面鏡兩側面的反射像同時位于或時，只需調節載物盤的水平調節螺釘dd第16頁/共31頁第十六頁，共32頁。旋轉目鏡調節鼓輪⑴叉絲像分劃板視場透光窗⑵

反射像伸縮目鏡筒⑶

2)用自準直法將望遠鏡調焦到無窮遠第17頁/共31頁第十七頁，共32頁。觀察不到反射像的原因目鏡中觀察到的叉絲和透光窗中黑色十字的像模糊。（轉動目鏡調節鼓輪）望遠鏡沒有聚焦于無窮遠。（松開目鏡筒鎖緊螺釘，前后移動目鏡筒）平面反射鏡的鏡面與望遠鏡的光軸不垂直。

俯視側視轉動載物臺或望遠鏡調節望遠鏡俯仰或載物盤水平調節螺釘第18頁/共31頁第十八頁，共32頁。3)調節望遠鏡光軸與中心轉軸垂直

①放置平面鏡

②撥動游標盤

③調節載物盤水平調節螺釘或望遠鏡俯仰調節螺釘

第19頁/共31頁第十九頁，共32頁。載物盤水平、望遠鏡俯仰的各半調節d調節載物盤水平調節螺釘d/2調節望遠鏡俯仰調節螺釘

第20頁/共31頁第二十頁，共32頁。4)調節平行光管平行光管由狹縫和準直透鏡組成。第21頁/共31頁第二十一頁，共32頁。狹縫鎖緊螺釘俯仰調節螺釘松開狹縫鎖緊螺釘前后移動狹縫①

轉動狹縫調節平行光管俯仰調節螺釘②

轉動狹縫鎖住狹縫鎖緊螺釘③

第22頁/共31頁第二十二頁，共32頁。V1V2V3二、調節光柵平行光垂直照射光柵表面：調節V1、V3使光柵反射回來的叉絲像和叉絲重合光柵刻痕與儀器轉軸、狹縫平行：轉動望遠鏡觀察零級譜線兩側的一級或二級譜線，調節V2并稍微旋轉狹縫，使兩側譜線均與叉絲的中心橫線垂直，并上下對稱第23頁/共31頁第二十三頁，共32頁。讀數方法主刻度盤游標盤游標窗口233o

13?

第24頁/共31頁第二十四頁，共32頁。刻度盤分為360o,最小刻度為半度(30′），小于半度則利用游標讀數。游標上刻有30小格，與刻度盤上29個小分格等長，故刻度盤上1小格與游標上1小格之差為1′，因此該游標的分度值為1′。

第25頁/共31頁第二十五頁，共32頁。實驗數據（汞燈光譜分析）1數據記錄自擬數據記錄表格。測出汞燈各譜線的k=±1、±2的衍射角，計算各譜線波長及百分誤差。第26頁/共31頁第二十六頁，共32頁。表2：汞燈光譜的研究光譜衍射-1級衍射+1級左端讀數右端讀數左端讀數右端讀數紫1紫2藍綠黃1黃2紅衍射-2級衍射+2級左端讀數右端讀數左端讀數右端讀數第27頁/共31頁第二十七頁，共32頁。注意事項1分光計是較精密的光學儀器，要加倍愛護，不應在制動螺絲鎖緊時強行轉動望遠鏡，也不要隨意擰動狹縫。2光柵是精密光學器件，嚴禁用手觸摸刻痕，注意輕拿輕放，以免弄臟或損壞。3在測量數據前務須檢查分光計的幾個制動螺絲是否鎖緊，若未鎖緊，取得的數據會不可靠。4測量中應正確使用望遠鏡轉動的微調螺絲，以便提高工作效率和測量準確度。5在游標讀數過程中，由于望遠鏡可能位于任何方位，故應注意望遠鏡轉動過程中是否過了刻度的零點。第28頁/共31頁第二十八頁，共32頁。預習題1.用測d應保證什么條件？實驗時這些條件是怎樣保證的？2.按圖5的放法放置光柵有什么好處？圖5光柵放置在載物平臺上第29頁/共31頁第二十九頁，共32頁。思考題1.如果光柵平面和轉軸平行，但刻縫和轉軸不平行，那么整個光譜有什么異常？對測量結果有無影響？2.三棱鏡的分辨本領R=b，b是三棱鏡底邊邊長，一般三棱鏡為1000/cm，問邊長多長的三棱鏡才能和本實驗用的光柵具有相同的分辨本領？3.仍用本實驗的分光計，但換一個刻痕數更多的光柵（光柵常數相同），能否提高分辨本領，從而分辨開精細的譜線？第30頁/共31頁第三十頁，共32頁。感謝您的觀看！第31頁/共31頁第三十一頁，共32頁。內容總結衍射光柵是利用光的衍射原理使光波發生色散的