近代物理实验讲义 实验？光栅光谱仪相关实验 光谱分析是研究原子和分子结构的重要手段，现有关于原子结构的知识，大部分来自对各种 原子光谱的研究。通过光谱研究，可以得到所有研究物质中含元素的组分和原子内部的能级结构 及相互作用等方面的信息。在光谱分析中，用于分光的光谱仪器和检测光的光探测器对分析结构 有决定性作用。 1.闪耀光棚 在光栅衍射实验中，我们了解了垂直入射时（中一90°）光悟衍射的一般特性。当入射角中90° 时，衍射强度公式为 1学 (91) 光栅衍射强度仍然由单缝衍射因子和多缝干涉因子共同决定。只不过此时 u-受(smp+sm0) (92) (9.3) 衍射中央极大 入干涉0级极大 (a)平面反射光幅衍射 （6)锯齿型反射光用（闪都光悟谢 图9.1反射式光强度极大方向 当衍射光与入射光在光橱平面法线同侧时，衍射角？取+号，异侧时取一号。单缝衍射中央主极 大的条件是0，即sin印=-sin0或p=-0。将此条件代入到多缝干涉因子中，恰好满足v=0, 即0级干涉最大条件。这表明单缝衍射中央极大与多缝衍射0级最大位置是重合的（图9.1a) 光栅衍射强度最大的峰是个波长均不发生敢射的0级衍射峰，没有实用价值。而含有丰富信息的 高级衍射峰的强度却非常低。 为了提高信噪比，可以采用如图9.b所示的锯齿型的反射光橘（又称闪耀光栅）。闪耀光栅 的锯齿相当于平面光栅的“缝”。与平面光栅一样，多缝干涉条件只取决于光栅常数，与锯齿角 度、形状无关。所以当光栅常数及入射角与平面光栅一样时，两者0级极大的角度也一样。闪耀 光棚的沟槽斜面相当于单缝，衍射条件与齿面法线有关。如图9.b所示，中央极大的衍射方向与 入射线对称于齿面法线N,于是造成衍射极大与0级干涉极大方向不一致。适当调整光栅参数 可以使光栅衍射的某一波长最强蜂发生在1级或其它高级干涉极大的位置。近代物理实验讲义 62 实验9 光栅光谱仪相关实验 光谱分析是研究原子和分子结构的重要手段，现有关于原子结构的知识，大部分来自对各种 原子光谱的研究。通过光谱研究，可以得到所有研究物质中含元素的组分和原子内部的能级结构 及相互作用等方面的信息。在光谱分析中，用于分光的光谱仪器和检测光的光探测器对分析结构 有决定性作用。 1. 闪耀光栅 在光栅衍射实验中，我们了解了垂直入射时（ ! φ = 90 ）光栅衍射的一般特性。当入射角 ! φ ≠ 90 时，衍射强度公式为 2 2 2 ) sin sin ) ( sin ( v Nv u u I = A （9.1） 光栅衍射强度仍然由单缝衍射因子和多缝干涉因子共同决定。只不过此时 (sinφ sinθ ) λ π = + a u （9.2） (sinφ sinθ ) λ π = + d v （9.3） 当衍射光与入射光在光栅平面法线同侧时，衍射角θ取＋号，异侧时取－号。单缝衍射中央主极 大的条件是 u=0，即sinϕ = −sinθ或ϕ = −θ 。将此条件代入到多缝干涉因子中，恰好满足 v＝0， 即 0 级干涉最大条件。这表明单缝衍射中央极大与多缝衍射 0 级最大位置是重合的（图 9.1a）， 光栅衍射强度最大的峰是个波长均不发生散射的 0 级衍射峰，没有实用价值。而含有丰富信息的 高级衍射峰的强度却非常低。 为了ᨀ高信噪比，可以采用如图 9.1b 所示的锯齿型的反射光栅（又称闪耀光栅）。闪耀光栅 的锯齿相当于平面光栅的“缝”。与平面光栅一样，多缝干涉条件只取决于光栅常数，与锯齿角 度、形状无关。所以当光栅常数及入射角与平面光栅一样时，两者 0 级极大的角度也一样。闪耀 光栅的沟槽斜面相当于单缝，衍射条件与齿面法线有关。如图 9.1b 所示，中央极大的衍射方向与 入射线对称于齿面法线 N，于是造成衍射极大与 0 级干涉极大方向不一致。适当调整光栅参数， 可以使光栅衍射的某一波长最强峰发生在 1 级或其它高级干涉极大的位置