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물리적 실험 보고서 "분광계 및 전송 격자를 사용한 광도 측정 파장"

[실험 목적]

격자의 회절 스펙트럼을 관찰하고, 분광계와 전송 격자에 의해 빛의 파장을 측정하는 방법을 습득하십시오.

[실험 장치]

분광계, 투과 격자, 나트륨 광, 백열 램프.

[실험 원리]

격자는 서로 다른 파장의 빛을 분리하고 밝고 좁은 선을 형성하는 매우 우수한 빔 분리 요소입니다.

투과 격자와 반사 격자의 두 가지 유형이 있는데,이 실험에서는 투과 격자가 사용되며, 서로 평행하고 다수의 요소가 등 간격으로 투명한 스크린에 새겨 져 있으며 노치는 불투명합니다. 빛이 투과되므로, 똑같이 넓고 똑같이 많은 수의 슬릿이 스크린 상에 형성된다. 점수의 폭과 슬릿의 합을 격자 상수라고하며 d로 표시합니다.

격자 회절 이론에 따르면, 평행 광선이 격자의 평면에 수직으로 투영 될 때, 각 슬릿을 통과하는 광은 단일 슬릿 회절이 될 것이고, 모든 슬릿을 통과하는 광은 서로 간섭 할 것이다. 격자 회절 스펙트럼 강도는 단일 슬릿 회절과 격자 간 간섭에 의해 결정됩니다. 수렴 렌즈를 사용하여 격자의 회절 스펙트럼을 렌즈의 초점면에 수렴시킬 수 있습니다. 회절 각이 이하의 조건을 만족하는 경우

k = 0, ± 1, ± 2, ...

회절 광은 회절 각 방향으로 강화되어 밝은 줄무늬가 생기고, 다른 방향의 광은 전체적으로 또는 부분적으로 취소 될 것이다. 이를 격자 방정식이라고합니다. 여기서 d는 격자의 격자 상수, θ는 회절 각, λ는 광파의 파장이다. k = 0 일 때, θ = 0은 0 차의 밝은 선을 나타낸다. k = ± 1, ± 2 ... 인 경우 대칭은 0 차 스트라이프의 두면에서 분리되며 두 번째 레벨은 ...

실험에서, k 번째 평행선의 회절 각 θ가 측정되고 격자 상수 d가 알려지면, 격자 방정식에 의해 측정 될 광파의 파장 λ가 계산 될 수있다.

[실험 내용 및 단계]

1. 분광계 조정

분광계의 조정 방법은 실험 1에 나와 있습니다.

2. 격자 회절에 의한 광 회절의 파장

격자 방정식을 사용하여 광파의 파장을 측정하려면 시준기와 망원경의 광축에 수직 인 격자면을 조정해야합니다. 나트륨 광은 콜리메이터의 슬릿을 비추는 데 사용되어 망원경 아이피스의 레티클의 중심 수직이 슬릿의 이미지와 정렬 된 다음 망원경이 고정됩니다. 격자가있는 격자 브래킷을 스테이지에 놓고 한 쪽 끝을 수평 조절 나사 a에 맞추고 한 쪽 끝을 다른 두 수평 조절 나사 b, c의 중간 지점에 맞 춥니 다. 그림 12와 같이 버니어 디스크를 회전합니다. 그리고 평탄화 스크류 b 또는 c를 조정한다.도 13에 도시 된 바와 같이, 격자면으로부터 반사 된 "10"워드가 레티클 위의 교차 선과 일치 할 때, 버니어 디스크는 고정된다.

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그림 12 격자 브래킷의 위치 그림 13 레티클

노브를 회전축에 평행하게 조정합니다. 슬릿을 나트륨 빛으로 비추고, 망원경 조임 나사를 풀고, 망원경을 돌려서 0 레벨 스펙트럼의 ± 1, ± 2 회절 스펙트럼을 관찰하고 수평 나사를 조정하여 양쪽의 스펙트럼 선 중점을 만듭니다 양쪽의 스펙트럼 선이 같더라도 레티클의 가운데 십자선의 중심과 일치합니다. 두 조건이 모두 충족 될 때까지 조정을 반복하십시오.

나트륨 황색 광의 파장 측정

1 망원경을 돌려서 0 차 이미지를 찾고 레티클의 중심 수직과 일치시킵니다 다이얼의 반경 방향으로 두 각도 θ0와 θ0 /를 읽고 표 4에 기록하십시오.

2 망원경으로 우회전하여 첫 번째 이미지를 찾은 다음 레티클의 중앙 수직선과 일치 시키십시오 다이얼의 반경 방향으로 두 개의 각도 θ right와 θ right /를 읽고 표 4에 기록하십시오.

3 망원경으로 좌회전하여 반대쪽의 첫 번째 이미지를 찾은 다음 레티클의 수직 중심과 일치 시키십시오 다이얼의 반경 방향 왼쪽과 오른쪽에있는 두 각도 θ를 읽은 다음 표 4에 기록하십시오. 보통.

3. 격자의 회절 스펙트럼을 관찰하십시오.

광원은 망원경을 통해 회절 격자의 회절 스펙트럼을 관찰하기 위해 복합 광원으로 대체됩니다.

【주의 사항】

1. 분광계의 조정은 매우 시간이 많이 소요됩니다. 조정 후에는 실험을 임의로 변경하지 말고 재조정을 피하고 실험에 영향을줍니다.

2. 실험에 사용 된 격자는 젤라틴으로 만들어진 복제 격자입니다. 회절 격자의 유리판에있는 젤라틴은 손으로 만져서는 안되며 표면 손상을 방지하기 위해 종이로 문질러서는 안됩니다.

3. 망원경을 돌리기 전에 나사를 풀고 망원경을 돌릴 때 손으로 브래킷을 잡고 회전시켜야합니다.

[데이터 기록 및 처리]

[표 4] 1 차 라인의 회절 각

0 차 이미지 위치



왼쪽 통과 이미지 위치



편향 각



첫 번째 레벨 이미지 위치로 우회전하십시오.



편향 각



편향 각 평균



격자 상수

나트륨 광의 파장 λ0 = 589 · 3 nm

식 K = 1에 따라, λ = dsin1 =

상대 오류

[생각한 질문]

1. 최소 처짐 각은 얼마입니까? 최소 처짐 각을 찾는 방법?

2. 분광계의 4 가지 주요 구성 요소는 무엇입니까? 각각의 역할은 무엇입니까?

3. 망원경의 광축을 분광계의 중심 축에 수직으로 조정하려면 무엇이 중요합니까? 망원경에 양면 거울로 반사 된 녹색 십자선 이미지가 보이도록하려면 어떻게해야합니까?

4. 콜리메이터와 망원경의 광축을 그레이팅 평면에 수직으로 만들기 위해 그레이팅 광도계 파장을 사용하는 이유는 무엇입니까?

5. 복합 광원을 실험 할 때 어떤 현상이 관찰 되었습니까?이 현상을 설명하는 방법은 무엇입니까?

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