1、對(duì)光柵衍射法測(cè)汞燈光譜的深入探索對(duì)光柵衍射法測(cè)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(duì)光柵衍射法測(cè)汞燈光譜進(jìn)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(cè)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(gè)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(guò)光譜的研究，人們可以得到原子、分子等的

2、能級(jí)結(jié)構(gòu)、能級(jí)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(dòng)力學(xué)等多方面物質(zhì)結(jié)構(gòu)的知識(shí)。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(duì)光譜進(jìn)行一下研究。而本實(shí)驗(yàn)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(jì)算光波波長(zhǎng)。但是用單縫衍射進(jìn)行精確測(cè)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(qiáng)度太弱，也不利于測(cè)

3、量。如果用多條等間距的平行細(xì)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(cè)量光譜，在物理實(shí)驗(yàn)中有重要的意義。所以本實(shí)驗(yàn)采用光柵衍射法。實(shí)驗(yàn)步驟：用鈉燈測(cè)定光柵常數(shù)，然后測(cè)量汞燈的各條譜線的波長(zhǎng)。實(shí)驗(yàn)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(zhǎng)495nm綠光譜線波長(zhǎng)627nm，黃光譜線波長(zhǎng)660nm。1）光柵光譜是一個(gè)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(zhǎng)范

4、圍比棱鏡寬。3）光柵的色散率和分辯率比棱鏡高。2，對(duì)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(zhǎng)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(chēng)這兩條譜線能被分辨。設(shè)這兩條譜線的平均波長(zhǎng)為，則它們的波長(zhǎng)可分別表示為和可以證明，對(duì)于寬度一定的光柵，當(dāng)分辨本領(lǐng)按定義時(shí)，其理論極限值Rm=kN=L，而實(shí)測(cè)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(jí)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(zhǎng)間隔相聯(lián)系的，對(duì)于任意兩條光譜線來(lái)說(shuō)，雖然受R的限制，但也可以用改變光柵總寬度L的辦法來(lái)確定分開(kāi)此兩條譜線所必須的最小寬度值L0。3，刻度盤(pán)上為什么設(shè)置兩個(gè)游標(biāo)？刻度盤(pán)繞中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)，因工藝的原因，中心軸不可能正好在盤(pán)的中心，因此轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)量時(shí)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)所謂的偏心差，在盤(pán)的一直徑兩端對(duì)稱(chēng)設(shè)置兩個(gè)游標(biāo)，讀數(shù)求平均即可消除偏心差。4，測(cè)量衍射角為什么要