测量光栅衍射测量分光计上望远镜的物镜焦距。实验仪器有分光计,汞灯(绿光波长为546nm))透射光栅,测微目镜,电源。要求件数实验方法并推导测量公式,尽可能准确地测量出望远镜的物镜焦距
时间: 2024-03-30 19:33:48 浏览: 89
实验方法:
1. 将汞灯放置于分光计的光源处,调整分光计,使其只透过绿光(546nm)。
2. 将望远镜的物镜放置于分光计的光源处,使其与光线垂直。
3. 在望远镜的后焦面上放置测微目镜,调整到最清晰位置。
4. 将透射光栅放置于光线路径中,使其与光线垂直,并调整光栅位置,使其与望远镜的后焦面重合。
5. 通过测微目镜,测量出光栅上相邻两条主极大光线的夹角θ。
6. 根据光栅的公式,计算出绿光的波长λ。
7. 根据物镜公式,计算出物镜焦距f。
测量公式:
根据光栅的公式,可以得到:
d sinθ = mλ
其中,d为光栅常数,m为主极大次数,λ为波长,θ为相邻两条主极大光线的夹角。
因为我们只关心绿光的波长,所以可以将公式化简为:
d sinθ = mλ
λ = d sinθ / m
根据物镜公式,可以得到:
1/f = 1/v + 1/u
其中,f为物镜焦距,v为像距,u为物距。
因为望远镜的后焦面上的像距v等于测微目镜与后焦面的距离L,物距u等于物镜与后焦面的距离f',所以可以将公式化简为:
1/f = 1/L + 1/f'
f = Lf' / (L + f')
综合以上两个公式,可以得到:
f = dLsinθ / (m(L + f'))
其中,d、L、θ和m都是可以测量得到的量,因此可以通过这个公式计算出物镜焦距f。
需要注意的是,由于实验中的误差较大,所以在进行实验时需要尽可能地减小误差,提高测量精度。
相关问题
用分光计,汞灯(已知绿光波波长为546nm),透射光栅测量光栅衍射测量分光计上望远镜的物镜焦距
根据分光计的原理,可以通过测量通过光栅衍射后的光的角度和波长来计算物镜焦距。假设光栅的刻线间距为d,其中m为衍射级次,$\theta_m$为衍射角,则可以得到以下公式:
dsin$\theta_m$ = m$\lambda$
在这个问题中,已知绿光的波长为546nm。首先需要通过测量光栅衍射后的光的角度来确定衍射级次m和衍射角$\theta_m$。接下来,可以利用已知的刻线间距d和衍射级次m以及绿光的波长$\lambda$来计算物镜焦距。
具体的步骤如下:
1.首先,需要使用汞灯发出的光源照射光栅,观察光栅衍射光的情况。
2.使用分光计上的望远镜观察光栅衍射光的角度并记录下来。
3.根据衍射级次公式,计算出衍射级次m和衍射角$\theta_m$。
4.利用已知的刻线间距d和绿光的波长$\lambda$,计算出物镜焦距f。
具体的计算公式为:
f = dm/$\lambda$
其中,d为刻线间距,m为衍射级次,$\lambda$为绿光的波长,f为物镜焦距。
因此,在实际操作中,需要测量光栅衍射角度并计算出衍射级次,然后根据公式计算出物镜焦距。
测量光栅衍射测量分光计上望远镜的物镜焦距,实验器材如下分光计,汞灯,透射光栅,测微目镜,电源,并导出测量公式
测量分光计上望远镜的物镜焦距的实验方法如下:
1. 将汞灯放置在分光计的光源处,并打开电源,使其发出绿色光线。
2. 将望远镜对准汞灯,使其透过光栅,形成一条亮线。
3. 调整分光计的双面镜,使亮线经过分光计的刻度盘中心。
4. 通过测微目镜,测量出透射光栅上两个相邻光点的距离d(单位为毫米)。
5. 通过分光计的刻度盘,测量出相邻两个光点的夹角θ(单位为度)。
6. 根据光的衍射原理,可得到公式:dλ = mλ,其中m为衍射级数,λ为光的波长,d为光栅上两个相邻光点的距离。
7. 通过测量得到的d和θ,可以计算出绿光波长λ。
8. 调整望远镜的位置,使其对准汞灯,同时调整分光计的双面镜和刻度盘,使得透过望远镜的光线经过光栅后,形成一条亮线。
9. 测量望远镜到光栅的距离f(单位为毫米)。
10. 根据物镜的公式,可得到公式:1/f = 1/v + 1/u,其中v为像距,u为物距。
11. 将透过望远镜的光线视为平行光线,即u为无穷大,代入公式中,可得到物镜焦距f。
综上所述,测量分光计上望远镜的物镜焦距的公式为:f = v/(1+v/u),其中v为像距,u为物距,通过测量得到的d和θ计算出绿光波长λ后,可代入公式中求解。
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