[物理实验报告用分光计和透射光栅测光波波长总结报告模板] 光栅测光波波长
时间：2020-08-20 12:45:05 来源：天一资源网 本文已影响 人 
物理实验报告《用分光计和透射光栅测光波波长》
【实验目的】
观察光栅的衍射光谱，掌握用分光计和透射光栅测光波波长的方法。
【实验仪器】
分光计，透射光栅，钠光灯，白炽灯。
【实验原理】
光栅是一种非常好的分光元件， 它可以把不同波长的光分开并形成明亮细窄的谱 线。
光栅分透射光栅和反射光栅两类， 本实验采用透射光栅， 它是在一块透明的屏板 上刻上大量相互平行等宽而又等间距刻痕的元件，刻痕处不透光，未刻处透光， 于是在屏板上就形成了大量等宽而又等间距的狭缝。
刻痕和狭缝的宽度之和称为 光栅常数，用 d 表示。
由光栅衍射的理论可知， 当一束平行光垂直地投射到光栅平面上时， 透过每一狭 缝的光都会发生单缝衍射， 同时透过所有狭缝的光又会彼此产生干涉， 光栅衍射 光谱的强度由单缝衍射和缝间干涉两因素共同决定。
用会聚透镜可将光栅的衍射 光谱会聚于透镜的焦平面上。凡衍射角满足以下条件
k = 0 , ± 1, ± 2,…（10）
的衍射光在该衍射角方向上将会得到加强而产生明条纹， 其它方向的光将全部或
部分抵消。式（10）称为光栅方程。式中d为光栅的光栅常数，B为衍射角，入 为光波波长。当k=0时，B = 0得到零级明纹。当k = ± 1, ±2…时，将 …
明纹。
得到对称分立在零级条纹两侧的一级,二级．
实验中若测出第k级明纹的衍射角光栅常数d已知，就可用光栅方程计算出 待测光波波长入。
【实验内容与步骤】
1．分光计的调整
分光计的调整方法见实验 1。
2．用光栅衍射测光的波长
（ 1）要利用光栅方程 （10） 测光波波长，就必须调节光栅平面使其与平行光管和 望远镜的光轴垂直。
先用钠光灯照亮平行光管的狭缝， 使望远镜目镜中的分划板 上的中心垂线对准狭缝的像， 然后固定望远镜。
将装有光栅的光栅支架置于载物 台上，使其一端对准调平螺丝 a ，一端置于另两个调平螺丝 b、c 的中点，如图 12所示，旋转游标盘并调节调平螺丝 b或c，当从光栅平面反射回来的“十” 字像与分划板上方的十字线重合时，如图 13 所示，固定游标盘。
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图 12 光栅支架的位置 图 13 分划板
（2） 调节光栅刻痕与转轴平行。用钠光灯照亮狭缝，松开望远镜紧固螺丝，转 动望远镜可观察到 0 级光谱两侧的± 1、±2 级衍射光谱，调节调平螺丝 a （不 得动b、c）使两侧的光谱线的中点与分划板中央十字线的中心重合，即使两侧 的光谱线等高。重复（ 1）、（2）的调节，直到两个条件均满足为止。
（3） 测钠黄光的波长
转动望远镜，找到零级像并使之与分划板上的中心垂线重合，读出刻度盘上
对径方向上的两个角度B 0和B 0/，并记入表4中。
右转望远镜，找到一级像，并使之与分划板上的中心垂线重合，读出刻度盘 上对径方向上的两个角度B右和B右/，并记入表4中。
左转望远镜，找到另一侧的一级像，并使之与分划板上的中心垂线重合，读 出刻度盘上对径方向上的两个角度B左和B左 /，并记入表4中。
3．观察光栅的衍射光谱。
将光源换成复合光光源（白炽灯）通过望远镜观察光栅的衍射光谱。
【注意事项】
1．分光计的调节十分费时，调节好后，实验时不要随意变动，以免重新调节而 影响实验的进行。
2．实验用的光栅是由明胶制成的复制光栅，衍射光栅玻璃片上的明胶部位，不 得用手触摸或纸擦，以免损坏其表面刻痕。
3．转动望远镜前，要松开固定它的螺丝； 转动望远镜时，手应持着其支架转动， 不能用手持着望远镜转动。
【数据记录及处理】
表4 一级谱线的衍射角
零级像位置
左传一级像
位置
偏转角
右转一级像
位置
偏转角
偏转角平均值
光栅常数
钠光的波长入0 = 589 ? 3 nm 根据式（10） K=1 ,入=d sin仁
相对误差
【思考题】
1.什么是最小偏向角？如何找到最小偏向角？
分光计的主要部件有哪四个？分别起什么作用？ . 2.
调节望远镜光轴垂直于分光计中心轴时很重要的一项工作是什么？如何才能 确保在望远镜中能看到由双面反射镜反射回来的绿十字叉丝像？
为什么利用光栅测光波波长时要使平行光管和望远镜的光轴与光栅平面垂 直？
用复合光源做实验时观察到了什么现象，怎样解释这个现象？
I丨25.洗澡时淋浴温暖而舒适的室内温人的体温是 39 C度是C D.80C 6?下列温度值最接C,
温度计的工作原理是利用液体的 __热胀冷缩_。.摄氏温度规定，在标准大气压下，沸水的温度为近实际的是 A.120C.让人感觉 B.100.健C晨，草叶上出现的晶莹剔透的露珠属于 固态变为液态康成年现象. 晒在太阳下的湿衣服变干是气态变为液态精很快现象. 擦在皮肤
上的酒变干是液态变为气态 C.90现象?初冬树上的霜是液态变为固态现象?下面是四位同
学用温度计测水温的实验操作过程，其中正确的是所示方 )4 ?在测量水的温度时，甲、乙、
丙三位同学按如图法读数，正确的是 —乙接近?下列温度最 23 C的是_，.人体的正常体
水的温温?北方冬季的平均人感觉气温?让温暖、舒适的房间温化。下度?冰水混合物的温 度?当温度发生变化时，物质的状态通常会发生变列现象中物态变化判断正确的是度是
42 .初秋的早 该温度计测量物体温度时，可以离开被测物体读数
42 .初秋的早
该温度计测量物体温度时，可以离开被测物体读数
10.物质通常有三种状态:
固态、液
—态和—气—态。在个标准大气压下 5 C的酒精、氢气、铁三种物质中，有固定的体积和
形状的是—铁__,既没有固定的体积又没有固定的形状的此时的示数约为确的是 21 C 9?如图
所示是实验室常用温度计，关于它的说法正是 __.该温度计的示数为 39氢C.该温度计的分度值是0.1气C.常用温度计是根据固体热胀冷缩的原理 __。11 .把①糖、②醋、③白雾、
④碗、⑤变化与的适宜水温是60 C第一节物态计测液温度.在一个标准大气压下盐水的凝
固点是0 C.下面分别表示几位同学在练习用温度体的温度实验中的做法，正确的是勺
子)8
子)8.如图所示的温度计，关于它的说法正确的是、 制成以离开的.在使用该温度计测量物体温度时， 精20C?、100.该C温度计―― 丨丨
发明了一种世界上最小的温度计碳纳米管温度计。
.该温度计是根据固体热胀冷缩的原理
可被测物⑥体读数.该温度计的量程是味
I I I I Illi II I 10 C14.科学家
研究人员在长约10米，直径10米的碳纳
米管中充入液态的金属镓， 当温度升高时，管中的金属镓会膨胀， 通过电子显微镜就可读出
温度值。其测量范围为冷的冬天，河面上结了一层厚厚的冰，若冰面上方气温是-正确的10C，那么，下列说法中是 18 C?.冰的上表面为— 490 10 C，下表面是C，且精C.整
个冰层的温度都是-确度高 10，可用C.整个冰层的温度都是于检查电子线C路.冰层下
表面的温度是在寒 2某地某里的平—⑦⑧—⑦水蒸气、⑧二氧化碳、⑨干冰按物质的 状态进行分类：属于气态的是；属于液态的是 —②③属于固态的是—①④⑤⑥⑨_。均
填序号）12.气象学均气温是一日当中的时、时、 14时、20时这四个时刻气温的平均值，若
日这四个时刻的气温如图所示， 则此地的最高气温是__5 C最低气温是一C 一天的温差为_7 C __，平均气温是 _1.25 C。13 ）A.碳纳米管的体积在 18 C?490 C之间
随温度变化很小，可忽略不计.金属镓的熔点很低，沸点很高.金属镓的体积在18 C?490 C 之间随温度变化很小， 可忽略不计?金属镓的体积在 18C?490 C之间随温度变化比较均匀
15如图所示，甲是体温计，乙是实验室用温度计，它们都是利用液体 —热胀冷缩—的性质
制成的。可用来测沸水温度的是 __乙__;没有甩过的体温计的读数是 38C，用两支这样的体温计给两个病人测体温，如果病人的体温分别是 37.C和38.6C，则这两支体温计的读错
误的是否异常毛细血管的温度等许多方面。根据以上信息，你认为下列推测是数将分别是 __38__C和__38.6__C。16?如图所示是小明同学设计的一个气体温度计的示意图。瓶中装 的是气体，瓶塞不漏气，弯管中间有一段液柱。 （1）这个温度计是根据 —气体—的热胀冷缩
来测量温度的。（2）将此装置放在室内，温度升高时液柱向—左__（选填左或右移动。（3）若放 到冰水混合物中，液柱处的刻度应标 _0_C。（4）该温度计测量温度时 —
I I I丨.露、雾、冰.冬天晾在室外的湿衣服里的水会结.露、雾、 白气成冰，但是冰霜、
露、雾、冰、“白气”中，由液化而形成的是冻的湿衣服也. 霜、雾、白气能晾干，.霜、露、
白气源丰富过程伴随着水的物态变化过程. 水循环按照固态t液态t气态的固定顺序循环进
行?地球上的淡水大约占地球总水量的 3%,淡水资?大量开采地下水，对环境不会造成损
害，可以解决部分地区饮水问题的是 循C,把它放17受到大气压的影响.有一只刻度均匀，
但实际测量不准确的温度计，把它放在冰水混合物中，示数是 4 C;在标准大气压下的沸
水中，示数是94 C。把它放在某种液体中时，示数是22则该液体的实际温度是 __20 C __, 当把该温度计放入实际温度为C 40的温水中时，温度计的示数为 —40 C __。第四节 地
球上的水.水是生命的乳汁、经济的命脉，是自然界奉献给人类的宝贵资源。下列关于地球 上的水循环和水资源，认知正确. ）A.水循环的选会__（填会或不会”
的形柜里的樟脑丸逐渐减壶口上方看到的白气是水蒸少是汽 下列有关物态变化的叙述中正确的是气度下都. 蒸发和沸腾在任何温. 衣能发生河中的冰逐
渐消融一一汽.烧化.盛夏，剥开包装纸后冰棒会冒“白气”一一熔化.深秋，清晨的雾在 太阳出来后散去一一水时在液化. 严冬，堆起的雪人逐渐变小一一升华列她们序号过程； ④
放入衣箱中的樟脑球变小的过程； ③冬天室内的水蒸气在玻璃窗上形成 “冰花”的出炉的钢
水变成钢锭的过程。其中属于凝华的是 —③__,属于吸热过程的是 —①②—填写。5?有一天， 雨、露、冰、雪四姐妹在一起争论自己的出生由来，谁也不认同谁。下的说法中，你认为正 确的是.冰说）A.雨说：我是水汽化而来.露说：我是水蒸气凝华而来： 我是水凝固而来.雪
说：我是水升华而来6?对下列现象的成因解释正确的是 7..早春，上的水了这是因为衣服上
的冰升华成水蒸气__。有下列物态变化：①洒在地慢慢变干的过程；② ， 丨丨丨丨丨I
中.积雪放热熔化成水归入大海 11.英国科学 家研发出一种激光橡皮。在激光照射下，纸张上的黑色碳粉直接—升华—填物态变化中的水 吸热蒸发成水蒸气升腾至空名称为高温碳蒸气， 字迹消失；经过特殊冷却装置， 高温碳蒸气
又直接—凝华—成碳粉。这样，废纸和碳粉重新得到了利现象，需要需要吸吸热. 夏天会看
到冰棒周围冒白气，是汽化现象，用，可热.秋天的早晨花草上出现小露珠，是液化现象， 需要放外飘起热.寒冷的冬天室了雪花， 是凝固现象，需要放热10.关于自然界的水循环， 下列说法中正确的是有效地.水蒸气在高空遇冷吸热液化成小节约水珠. 冰山上的积雪只能
先熔化，再蒸发成水蒸气升腾至是量成是凝华现象，放出热 8.以下常见的物态变化实例中，
放热的空中.江.春天，冰雪夏天，消融.积水干态变化涸.秋天，草木上出现了霜.冬天，
冰冻的衣服变干9?下列有关物的判断，正确的是河湖海上的酒.擦在皮肤精很快变干，是升 华|| | C以下，晚气温如迅速降到中的浮尘上，形成了雾。冬天，夜时，水蒸气会 —液
化—成小水珠，附着在空气成水的过程中需要 —吸—热。15.阳光照射下，海洋、陆地上的水会不断地__汽化成水蒸气；夜间气温降低蒸气会。
逐渐变温度急剧下降， 空气中的水蒸气
遇冷__凝华__成小冰粒，冰粒大而下落，下落过程中遇到暖气流就 —熔化__成水滴，水滴降 落就形成了雨均填物态变化名称 ）14 ?农谚说霜前冷，雪后寒，其中蕴含的道理是：气温低
的时候水凝华形成霜，雪熔化形 —二氧化现实。技的发吸，升华区年平态变化面有小. 资源
并保护环境。12夏天，从冰箱中取出饮料瓶，可观察到瓶子表水珠，擦干后很快又形成， 这个过程中发生的物是 —液化南极地均气温是-，但这 25 C,降水量很小里的空气却 很湿润，这是由于冰发生了升华现象过程需要 —吸热—选填热或放热。13.随着科展，过去
呼风唤雨的神话已成为人工降雨的原理是用飞机在空中喷洒干冰固态碳， 干冰在空气中迅速
吸热—升华，使周围空气| | | | 100C。请你根据上述资料分析说明小明的猜想是错误
的原因：—热水温度低于碘的熔点，碘不可能熔化 _。（3）为了进一步探究此类现象，小明
在试管中放入适量温水，然后放入一小块干冰固态二氧化沸点是碳， 此时观察到水中有大量
气泡产生，同时水面上有大量白雾。
水中大量的气泡是由 —干冰升华吸热 —形成的。水面上 大量的白雾是由__水蒸气遇冷液化 —形成的17 ?有霜的季到。为，因为中，小 _（试管。察 到试验中，内侧的—上会形成一层冰花， 这是水蒸气凝华 —而成的，这层冰花在你家窗户玻 璃__内侧__（选填外侧或。16 ?某同学在探究物态变化的实在试管中放入少量碘。塞紧盖子 放入热水中，观管中固态碘逐渐消失，变为紫色的碘蒸气并充满 （1）此过程固态碘发生的物
态变化是升华填物态变化名称。 （2）在上述实验明同学猜想：固态碘是先变成液体，再变成
气体速度太快，液态碘出现的时间太短， 因而没有观察验证猜想， 他查询了一些小资料：碘
的熔点是113.5 C;碘的沸点是水的184.4 C;你家窗户的玻璃| | | | | | ）A.钢
水浇铸成火车轮?化？倒在地上的水一会儿变干了把盛有酒精的瓶口盖严?给湿头发吹热 风.下列哪一种现象属于液要陈述述猜想， 请简理由第三节汽化和液.下列措施中，能使蒸
发加快的是盖地膜）A.给播种后的农田覆.把新鲜的蔬菜装入保鲜袋中.晶冰箱取 （3）__ :霜
的请根是—凝华__。（2）据短文，对霜形成的条件提出猜想。猜想形成条件是 —空气湿润__
和气温在0 C以下__。某同学为验证上述猜想，做了如下实验：从出一些—钢杯子 10C的冰块，放在不锈里，一段时间后可看到在杯底出现一些白色的小冰即霜。 你认为该实验能否
验证上化名称冰晶形气霜情况为就被冻会出现燥时， 才是真作物不说的遭物常被节，农作冻
坏，这就是人们常到霜冻。实际上，农是因为霜而受冻的，C以下的低气温正的凶手。当空 气干即使温度降低到—20C?—10 C,也不霜，但此时农作物早坏了，农民们称这种“黑霜”。
（1）是由—水蒸—直接变为小成的，对应的物态变 I II I II II I II II II I化现 象.夏天，从冰箱中取出的易拉罐过一会儿表面出现水珠，是液化现.春天，早晨经常出现 大雾，是汽象.深秋，枯草上出现的霜正确的人体吸. （C ）A .水中的温度比岸上的气温高
人的皮肤产生的错觉.人身上的水分蒸发，要从热.风把身上的热量带走了.下列说法是， 是凝（B固现象很凉。上岸以下列说缭绕，.填“吸—现象，成是叶上出题图 或“放吸
热过程中沸点是化的图热过程图是对的灯泡露水凝. 清晨，草的叶子上有结.用久了的钨丝
比新时.如一定质量的水持续加中温度随加热时间变像， 由图像可知：水的__98__C;水在
沸腾，需要不断 选填“吸热热”，其温度保持不变。第题图.如图是草现的露珠，露珠
的形—液化—形成的过程中需要放 __（选”或“放”）热。张家界景区雨后云雾犹如仙境。关 于雾，法中正确的是气液化形.雾是?雾水蒸气是山中冒出来的烟. 雾是水蒸气凝固形成的. 雾 是水蒸成的6.人游泳后，风一吹感觉身上这是因为 II II I Illi I II I I I
I I的表面?水沸腾后继续加热，水的温度会不断升高 11.取在液体的现象.压的降水的沸
气”是时冒出的是实验说关于水 10是汽化围冒“.气”是糕周围化时要，是因.吃雪糕熔
化暑，是 C 正确的”，下周围冒装纸时，剥开常吃雪夏天再吸热升是因时温度 100 无关点跟 水．中的数应的是图线的数据的是乙．图线 C 正确的，下列根据有的关系的温度数据绘他 们根装置，别安装，两组沸腾”在“探、乙所 8. 是汽化会出现天，窗．冬玻璃上冰花，现
象如图甲示， 是究水的实验时同学分的实验图丙是据实验制的水跟时间图像。
关信息说法中 是（）A对应实验中.对甲实验据水的沸的多少. 到C不再上为水不 9.,人们糕解暑雪糕包，
雪糕“白气列说法是 （ ．吃雪糕解因为雪时要放热糕解暑为雪糕汽放热．雪冒“白液化现象 雪糕周白气”现象．下列沸腾的法正确 B ．水沸腾的“白水蒸气．点随气低而降低水沸腾 只发生一只大的注射器吸进适当的乙醚，用橡皮帽堵住注射器的小孔，向拉
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