對光柵衍射法測汞燈光譜的深入探索

1、對光柵衍射法測汞燈光譜的深入探索對光柵衍射法測汞燈光譜的深入探索及光譜的發(fā)展史和應(yīng)用及光譜的發(fā)展史和應(yīng)用（2007年10月15日）日）摘要：本文主要對光柵衍射法測汞燈光譜進行了更深入的探討與思考，并且介紹了一下光譜的發(fā)展史和光譜技術(shù)在生產(chǎn)、生活和科研中的應(yīng)用。關(guān)鍵詞：光柵衍射法測汞光譜光譜發(fā)展史光譜技術(shù)應(yīng)用背景：光譜學(xué)是光學(xué)的一個分支學(xué)科，它主要研究各種物質(zhì)的光譜的產(chǎn)生及其同物質(zhì)之間的相互作用。通過光譜的研究，人們可以得到原子、分子等的

2、能級結(jié)構(gòu)、能級壽命、電子的組態(tài)、分子的幾何形狀、化學(xué)鍵的性質(zhì)、反應(yīng)動力學(xué)等多方面物質(zhì)結(jié)構(gòu)的知識。但是，光譜學(xué)技術(shù)并不僅是一種科學(xué)工具，在化學(xué)分析中它也提供了重要的定性與定量的分析方法。所以我們有必要對光譜進行一下研究。而本實驗主要采用光柵衍射法研究汞的光譜。雖然單縫衍射也可以形成明暗相間的條紋，并且可以由條紋寬度計算光波波長。但是用單縫衍射進行精確測量是很困難的。如當(dāng)縫寬a較大，條紋間距就很小，難以分辨；當(dāng)a很小，光強度太弱，也不利于測

3、量。如果用多條等間距的平行細縫代替較寬的單縫，就構(gòu)成了光柵。而光柵衍射可以較精密地測量光譜，在物理實驗中有重要的意義。所以本實驗采用光柵衍射法。實驗步驟：用鈉燈測定光柵常數(shù)，然后測量汞燈的各條譜線的波長。實驗現(xiàn)象及結(jié)果：可以觀察到汞燈的三條譜線，紫，黃，綠。求得光柵常數(shù)為3795nm紫光譜線波長495nm綠光譜線波長627nm，黃光譜線波長660nm。1）光柵光譜是一個均勻排列的光譜，而棱鏡光譜則是不均勻排列的光譜。2）光柵適用的波長范

4、圍比棱鏡寬。3）光柵的色散率和分辯率比棱鏡高。2，對光柵的分辨率的思考。根據(jù)瑞利判據(jù)，光柵能分辨出相鄰兩條譜線的能力是受限制的，波長相差Δl的兩條相鄰的譜線，若其中一條譜線的最亮處恰好落在另一條譜線的最暗處，則稱這兩條譜線能被分辨。設(shè)這兩條譜線的平均波長為，則它們的波長可分別表示為和可以證明，對于寬度一定的光柵，當(dāng)分辨本領(lǐng)按定義時，其理論極限值Rm=kN=L，而實測值將小于kN，式中N為參加衍射的光柵刻痕總數(shù)，L為光柵的寬度。顯然，R與

5、光譜級數(shù)k以及在入射光束范圍內(nèi)的光柵寬度L有關(guān)應(yīng)該指出，光柵的分辨本領(lǐng)R是與被分辨光譜的最小波長間隔相聯(lián)系的，對于任意兩條光譜線來說，雖然受R的限制，但也可以用改變光柵總寬度L的辦法來確定分開此兩條譜線所必須的最小寬度值L0。3，刻度盤上為什么設(shè)置兩個游標？刻度盤繞中心軸轉(zhuǎn)動，因工藝的原因，中心軸不可能正好在盤的中心，因此轉(zhuǎn)動測量時會產(chǎn)生一個所謂的偏心差，在盤的一直徑兩端對稱設(shè)置兩個游標，讀數(shù)求平均即可消除偏心差。4，測量衍射角為什么要