分光計(jì)的調(diào)整與使用實(shí)驗(yàn)報(bào)告

《大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)》實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)名稱(chēng)：專(zhuān)業(yè)班級(jí)：

分光計(jì)的調(diào)整與使用組別：姓

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學(xué)號(hào)：合作者：

日期：大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.2.

學(xué)習(xí)調(diào)整分光計(jì)的方法。測(cè)量三棱鏡頂角，測(cè)定汞燈部分譜線(xiàn)的波長(zhǎng)。實(shí)驗(yàn)儀器JJY型分光計(jì)（測(cè)角精度1)、三棱鏡、光柵（300L/mm）、平面反射鏡、汞燈等。實(shí)驗(yàn)測(cè)量原理1.反射法測(cè)量三棱鏡頂角根據(jù)教材P62，利用反射法測(cè)量三棱鏡頂角的測(cè)量公式為

2

14

()1122

（1）如圖1所示，測(cè)量公式中的1和2是將望遠(yuǎn)鏡轉(zhuǎn)到T1位置，使AB面反射的狹縫

圖1反射法測(cè)頂角像與分劃板豎直線(xiàn)重合時(shí)，讀出望遠(yuǎn)鏡的兩個(gè)方位角；同樣，1和2是將望遠(yuǎn)鏡轉(zhuǎn)到T2位置，使AC面反射的狹縫像與分劃板豎直線(xiàn)重合時(shí)，讀取的另一組數(shù)值。2.測(cè)量汞燈幾條譜線(xiàn)的波長(zhǎng)根據(jù)教材P63，測(cè)量汞燈幾條譜線(xiàn)的波長(zhǎng)的測(cè)量公式為

dsink

k

（2）其中d為光柵常數(shù)，k為明條紋的級(jí)數(shù)，為入射光波長(zhǎng)，k為第k級(jí)明紋的衍射角。已知光柵常數(shù)d和入射光波長(zhǎng)

，那么k的測(cè)量是本實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵。第k級(jí)光譜的衍射角k滿(mǎn)足k

1

k

kk。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與數(shù)據(jù)處理1.反射法測(cè)量三棱鏡頂角調(diào)整好分光計(jì)，將三棱鏡放置在載物平臺(tái)上，使得頂角置于載物臺(tái)中心附近，且對(duì)準(zhǔn)平行光管。調(diào)整三棱鏡AB和AC兩個(gè)面都與分光計(jì)中心軸平行。將望遠(yuǎn)鏡轉(zhuǎn)到T1位置，使AB面反射的狹縫像與分劃板豎直線(xiàn)重合時(shí)，記下分光計(jì)游標(biāo)盤(pán)的兩個(gè)讀書(shū)1和2；同樣，將望遠(yuǎn)鏡轉(zhuǎn)到T2位置，使AC面反射的狹縫像與分劃板豎直線(xiàn)重合時(shí)，記錄兩個(gè)游標(biāo)的讀書(shū)1和2。表1反射法測(cè)三棱鏡頂角數(shù)據(jù)及測(cè)量表項(xiàng)目次數(shù)

1

T1

2

1

T2

2

1=11

=222或36022

122

/2

12

250°50′250°40′

70°50′70°48′

130°40′130°38′

310°39′310°40′

120°10′120°2′

120°11′120°8′

120°10′30″120°5′

60°5′15″60°2′30″345

250°41′250°40′250°39′

70°43′70°40′70°40′

130°37′130°37′130°38′

310°38′310°40′310°41′

120°4′120°3′120°1′

120°5′120°0′119°59′

120°4′30″120°1′30″120°0′

60°2′15″60°0′45″60°0′

60°2′9″44k大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)報(bào)告計(jì)算得到頂角為60°2′9″，轉(zhuǎn)換成弧度制為=6029=60.035860.0358

180

rad=60.0358×0.01745rad=1.0476247rad5次作為直接測(cè)量量：1201030，1205，120430，120130，12341200，其平均值為++/5120418512345計(jì)算其不確定度：A類(lèi)不確定度為uA

151

5i1

2i

11201030120418212051204182120430120418214

+++

rad0.0011748radB類(lèi)不確定度為uB

1=

160180

rad0.000291rad的總不確定度為uu2u2=AB

0.001174820.0002912rad0.00121rad的不確定度為u

u2

0.0012072

rad=0.0006035rad=0.0007rad三棱鏡頂角的結(jié)果表達(dá)式α=(α±U)(1.04762470.0007)rad(1.04760.0007)radα2、測(cè)量汞燈綠光譜線(xiàn)的波長(zhǎng)調(diào)整好分光計(jì)，轉(zhuǎn)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡對(duì)準(zhǔn)平行光管，使分劃板上的豎線(xiàn)與狹縫像重合。將光柵放到載物平臺(tái)上，轉(zhuǎn)動(dòng)載物臺(tái)，在分劃板上找到被光柵反射的十字像，調(diào)節(jié)G1或G3螺釘，使得十字像與分劃板上方的十字線(xiàn)重合。轉(zhuǎn)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡，使望遠(yuǎn)鏡中的豎線(xiàn)依次對(duì)準(zhǔn)k1,2的綠色條紋，并且同時(shí)記錄望遠(yuǎn)鏡所在位置的左右兩個(gè)游標(biāo)讀數(shù)。表2測(cè)定綠光波長(zhǎng)數(shù)據(jù)及測(cè)量表級(jí)次

k

游標(biāo)1k

k

k

游標(biāo)2k

k

sin

k

/nm

/nm12

85°38′95°30′

66°38′56°38′

265°38′275°30′

246°35′236°35′

9°30′45〞19°26′45〞

0.16530.3329

551.00554.83

552.915已知光柵常數(shù)d

1

3

m

，1級(jí)和2級(jí)對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)分別為41201301204184120130120418212001204186122+422+122+2482+41821612242212224824182++++46036003600360060360060360018030010大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)報(bào)告1

dsin1

k

1300

0.1653mm0.00055100mm551.00nm2

dsin2

k

12300

0.3329mm0.00055483mm554.83nm綠光譜線(xiàn)的波長(zhǎng)

551.00554.832

nm552.915nm其相對(duì)誤差為E

-真

552.915-546.1546.1

=0.01247=1.25%真實(shí)驗(yàn)結(jié)論測(cè)量結(jié)果1.本實(shí)驗(yàn)測(cè)得三棱鏡頂角的最佳值為：=1.0476247rad的不確定度為：u0.0007rad三棱鏡頂角的測(cè)量結(jié)果為：U

1.04760.0007rad2.綠光譜線(xiàn)的波長(zhǎng)為552.915nm，其相對(duì)誤差為E1.25%分析討論本實(shí)驗(yàn)包括兩部分“分光計(jì)的調(diào)節(jié)”和“讀取數(shù)據(jù)”。其中“分光計(jì)的調(diào)節(jié)”這一步是比較難也比較復(fù)雜的，讀取數(shù)據(jù)簡(jiǎn)單，但容易出錯(cuò)。調(diào)節(jié)過(guò)程，步驟較多，要認(rèn)真按照老師講解的要求和方法調(diào)節(jié)。在“讀數(shù)”的過(guò)程中，不能急，需要仔細(xì)看清游標(biāo)卡尺的0刻度線(xiàn)所對(duì)位置。附思考題參考答案1.分光計(jì)的主要部件有哪些？分別起什么作用？答：分光計(jì)的主要部件有望遠(yuǎn)鏡（接收平行光，即用于觀察及定位被測(cè)光線(xiàn)）、平行光管（產(chǎn)生平行光）、載物平臺(tái)（放置光學(xué)元件反射鏡，光柵等）和讀數(shù)裝置。2.分光計(jì)正確使用時(shí)需滿(mǎn)足的要求是什么？答：使平行光管發(fā)出平行光，望遠(yuǎn)鏡聚焦于無(wú)窮遠(yuǎn)（使叉絲平面落在目鏡和物鏡的焦平面上），同時(shí)使平行光管和望遠(yuǎn)鏡的光軸與轉(zhuǎn)軸垂直。3.為什么我們有的時(shí)候測(cè)量出來(lái)的數(shù)據(jù)顯示會(huì)超過(guò)180？11答：因?yàn)闇y(cè)量三棱鏡頂角時(shí)需要轉(zhuǎn)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡，在轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中，游標(biāo)盤(pán)經(jīng)過(guò)了主刻度盤(pán)0刻度線(xiàn)。4