2023年全國(guó)碩士研究生考試考研英語一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁
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1、實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)1515用光柵測(cè)量光波波長(zhǎng)用光柵測(cè)量光波波長(zhǎng)衍射光柵是利用單縫衍射和多縫干涉原理使光發(fā)生色散的元件。它是在一塊透明板上刻有大量等寬度等間距的平行刻痕,每條刻痕不透光,光只能從刻痕間的狹縫通過。因此,可把衍射光柵(簡(jiǎn)稱為光柵)看成由大量相互平行等寬等間距的狹縫所組成。由于光柵具有較大的色散率和較高的分辨本領(lǐng),故它已被廣泛地應(yīng)用于各種光譜儀器中。光柵一般分為兩類:一類是利用透射光衍射的光柵稱為透射光柵;另一類是利用兩刻痕間的反射光進(jìn)

2、行衍射的光柵稱為反射光柵。本實(shí)驗(yàn)選用的是透射光柵。一.實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)?zāi)康?.進(jìn)一步熟悉分光計(jì)的調(diào)整和使用。2.觀察光柵衍射的現(xiàn)象,測(cè)量汞燈譜線的波長(zhǎng)。二.實(shí)驗(yàn)儀器實(shí)驗(yàn)儀器分光計(jì)、光柵、汞燈、平面鏡等。三.實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理當(dāng)一束平行單色光垂直入射到光柵上,透過光柵的每條狹縫的光都產(chǎn)生有衍射,而通過光柵不同狹縫的光還要發(fā)生干涉,因此光柵的衍射條紋實(shí)質(zhì)應(yīng)是衍射和干涉的總效果。設(shè)光柵的刻痕寬度為a,透明狹縫寬度為b,相鄰兩縫間的距離d=ab,稱為

3、光柵常數(shù),它是光柵的重要參數(shù)之一。如圖3151所示,光柵常數(shù)為d的光柵,當(dāng)單色平行光束與光柵法線成角度i入射于光柵平面上,光柵出射的衍射光束經(jīng)過透鏡會(huì)聚于焦平面上,就產(chǎn)生一組明暗相間的衍射條紋。設(shè)衍射光線AD與光柵法線所成的夾角(即衍射角)為φ,從B點(diǎn)作BC垂直入射線CA,作BD垂直于衍射線AD,則相鄰?fù)腹猹M縫對(duì)應(yīng)位置兩光線的光程差為:)sin(sinidADAC????(3151)當(dāng)此光程差等于入射光波長(zhǎng)的整數(shù)倍時(shí),多光束干涉使光振動(dòng)

4、加強(qiáng)而在F處產(chǎn)生一個(gè)明條紋。因而,光柵衍射明條紋的條件為:??KidK??)sin(sinK=0,1,2,(3152)式中λ為單色光波長(zhǎng),K是亮條紋級(jí)次,K?為K級(jí)譜線的衍射角,i為光線的入射角。此式稱為光柵方程,它是研究光柵衍射的重要公式。圖3151光柵衍射原理示意圖S3使亮十字像與分劃板上方的黑十字重合,此時(shí)光柵平面與平行光管光軸就垂直了。然后放開望遠(yuǎn)鏡制動(dòng)螺絲,轉(zhuǎn)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡觀察汞燈衍射光譜,中央零級(jí)(k=0)為白色亮線,望遠(yuǎn)鏡轉(zhuǎn)至兩

5、邊時(shí),均可看到分立的兩紫、一綠、兩黃共五條彩色譜線。個(gè)別光柵可看見蘭線或只看到一條紫線。若發(fā)現(xiàn)左右兩邊光譜線不在同一水平線上時(shí)說明光柵刻痕與分光計(jì)旋轉(zhuǎn)主軸不平行,可調(diào)節(jié)調(diào)平螺絲S1,使兩邊譜線處于同一水平線上即可。同時(shí),也可通過下述方法檢查是否已調(diào)節(jié)好:先將望遠(yuǎn)鏡的叉絲對(duì)準(zhǔn)零級(jí)譜線的中心,從刻度盤讀出入射光的方位,再測(cè)出在零級(jí)譜線左右兩側(cè)一對(duì)對(duì)應(yīng)級(jí)次的譜線的方位,分別算出它們與入射光的夾角,如果二者相差不超過2就可以認(rèn)為平行光線垂直入射

6、光柵平面,即光柵平面與平行光管的光軸垂直。3.測(cè)量汞燈K=1級(jí)時(shí)各條譜線的衍射角。調(diào)節(jié)狹縫寬度適中,使衍射光譜中兩條緊靠的黃譜線能分開。先將望遠(yuǎn)鏡轉(zhuǎn)至右側(cè),測(cè)量K=1級(jí)各譜線的位置,從左右兩側(cè)游標(biāo)讀數(shù),分別記為11??BA??和。然后將望遠(yuǎn)鏡轉(zhuǎn)至左側(cè),測(cè)出K=1級(jí)各譜線的位置,讀數(shù)分別計(jì)為11??BA??和。同一游標(biāo)的讀數(shù)相減:AAA???211????;BBB???211????(3154)由于分光計(jì)偏心差的存在,衍射角A?和B?有差

7、異,求其平均值可消除了偏心差。所以,各譜線的衍射角為:421111?????????BBAABA???????+(3155)測(cè)量時(shí),從最右端的黃2光開始,依次測(cè)黃1光,綠光,直到最左端的黃2光,對(duì)綠光重復(fù)測(cè)量三次。4.計(jì)算光柵常數(shù)和衍射譜線的波長(zhǎng)汞燈綠色譜線波長(zhǎng)為546.1nm,將所測(cè)綠色譜線的衍射角和波長(zhǎng)代入(3153)式,并取譜線級(jí)次K=1,求出光柵常數(shù);將所求的光柵常數(shù)及各條光譜線的衍射角再代入(3153)式,求出每條譜線對(duì)應(yīng)的波

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