光栅衍射思考题与解答

2 . 当 狭 缝 太 宽 、 太 窄 时 将 会 出 现 什 么 现 象 ? 为 什 么 ? 答  狭 缝 太 宽  则 分 辨 本 领 将 下 降  如 两 条 黄 光 谱 线 分 不 开 。狭 缝 太 窄  透 光 太 少  光 线 太 弱  视 场 太 暗 不 利 于 测 量 。3 . 为 什 么 采 用 左 右 两 个 游 标 读 数 ? 左 右 游 标 在 安 装 位 置 上 有 何 要 求 ?答  采 用 左 右 游 标 读 数 是 为 了 消 除 偏 心 差  安 装 时 左 右 应 差 1 8 0 º
1)测d和λ时,,,,实验要保证什么条件?如何实现如何实现如何实现如何实现???? 答要求条件1:分光计分光计分光计分光计望远镜适合观察平行光,平行光管发出平行光,并且二者光轴均垂直于分光计主轴。 实现:先用自准法调节望远镜,再用调节好的望远镜观察平行光管发出的平行光,调节缝宽和平行光管的高度,使得狭缝的象最清晰而且正好被十字叉丝的中间一根横线等分,分光计就调节好了。 要求条件2:光栅平面与平行光管的光轴垂直。 实现:如本文4.1所述,首先粗调,然后,当发现两者相差超过2′时,应当判断零级谱线更接近哪一侧的谱线,若接近左侧谱线,则光栅应顺时针旋转(从分光计上方看),反之应该逆时针旋转,再次测量。
3、用什么办法来测定光栅常数?光栅常数与衍射角有什么关系? 答:用测量显微镜来测量
光栅常数。根据光栅衍射方程 dsinφ=kλ知道,光栅常数d与衍射角的正弦sinφ成反比。 4、测光波长应保证什么条件?实验时这些条件是怎样保证的? 答:测光波长应保证入射的单平行光垂直于光栅平面,否则该式将不成立。实验时通过调节平行光管与光栅平面垂直来保证式成立。 5、分光计主要由哪几部分组成?各部分的作用是什么?为什么要设置一对左右游标? 答:分光计主要包括:望远镜、平行光管、刻度盘、游标盘等。设置一对左右游标的目的是为了消除刻度盘与游标盘之间的偏心差。 6、调节分光计的基本要求是什么?为什么说望远镜的调节是分光计调节中的关键? 答:简单地说,调节分光计的基本要求是使分光计各部分都处于良好的工作状态。因为分光计的水平调节、平行光管的调节等都要借助于望远镜,所以说望远镜的调节是分光计调节中的关键。 7、在调整望远镜时,这什么要将平面镜放在垂直于载物台两螺钉的连线位置? 答:这是为了调节方便。此时只需调节载物台上三个螺丝中的一个螺丝即可以完成望远镜水平的调节。 8、什么叫视差?怎样判断有无视差存在?本实验中哪几步调节要消除视差? 答:视差是指望远镜目镜中刻划线的象与谱线的的象不在同一竖直平面内。有无视差可以通过稍稍移动眼睛的位置,看谱线与刻划线的相对位置是否改变来判断。 调节望远镜与光栅垂直时,观察光栅衍射条纹时。 9、单光的光栅衍射图样和单缝的衍射图样有何异同?利用光栅测量光波波
长比用单缝有何优点? 答:用衍射光栅测光波波长时,由于衍射现象非常明显,衍射条纹间距较大,测量衍射角比较准确,因此光波波长的测量结果也较准确。 单缝衍射测光波波长则没有上述优点,故测量结果往往误差较大。
3.当平行光管的狭缝很宽时对测量有什么影响? 答造成测量误差偏大降低实验准确度。不过可采取分别测狭缝两边后求两者平均以降低误差。 4.若在望远镜中观察到的谱线是倾斜的则应如何调整? 答证明狭缝没有调与准线重合有一定的倾斜拿开光栅调节狭缝与准线重合。 5.为何作自准调节时,要以视场中的上十字叉丝为准而调节平行光管时却要以中间的大十字叉丝为准? 答因为在自准调节时照明小灯在大十字叉丝下面另外要保证准直镜与望远镜垂直就必须保证其在大十字叉丝上面并且距离为灯与大十字叉丝相同的地方即以视场中的上十字叉丝为准。 现在很容易就知道为什么在调节平行光管时却要以中间的大十字叉丝为准了。 6.光栅光谱与棱镜光谱相比有什么特点? 答棱镜光谱为连续的七光谱并且光谱经过棱镜衍射后在两边仅仅分别出现一处 光栅光谱则不同它为不连续的并且多处在平行光管轴两边出现另外还可以条件狭缝的宽度以保证实验的精确度。

考试信息
• 时间:1月19日上午8:30~10:30
• 地点:HGX210
• 题型:判断, 选择, 填空, 名词解释, 简答, 计算
• 答疑:1月18日下午1:30~4:30, 电光源楼207 2009-01-08
源原理与设计, 复习要点
查尔斯 泰勒第一章 光源的特性参量
1. 光波长的划分区域(P1)
2. 辐射度量和光度量, 以及它们之间的关系(辐射度量P1~4,光度量P8~12)
(一)辐射度量
1.辐射能量Qe
定义:光源辐射出来的光(包括红外线、可见光和紫外线)的能量称为光源的辐射能量。
单位:J焦耳。
2.辐射通量(辐射功率)Pe
定义:在单位时间内通过某一面积的辐射能量称为经过该面积的辐射通量,而光源在单位时
间内辐射出去的总能量就叫做光源的辐射通量。辐射通量也可称为辐射功率。
单位:W瓦。
3.辐射强度Ie
定义:光源在某一方向上的辐射强度Ie是指光源在包含该方向的立体角Ω内发射的辐射通
量Pe与该立体角Ω之比:Ie=Pe/Ω 
单位:W/sr
当光源在空间各个方向发出的辐射通量均匀分布时,Ie=Pe/4π
异乡人的花园
4. 辐射出(射)度Me和辐照度Ee
Me定义:一个有一定面积的光源,如果它表面上的一个发光面积S在各个方向(在半个空间内)的总辐射通量为Pe,则该发光S超的辐射出(射)度为Me=Pe/S
道路交通事故社会救助基金管理试行办法单位:W/m2
Ee定义:表示物体被辐射程度的量称为辐照度Ee。它是每单位面积上所接收到的辐射通量数,即Ee=dPe/dS( s表示接收器的面积元)
5.辐射量度Le
定义:光源在给定方向上的辐射亮度Le(φ,θ)是光源在该方向上的单位投影面积、在单位立体角中的辐射通量即Le(φ,θ)= Peφ,θ)/(S*cosθ*Ω永暑礁)S代表发光面的面积,θ是在给定方向和发光面法线之间的夹角,Ω是给定方向的立体角,Peφ,θ)是在该立体角内的辐射通量。
单位:W/(m2*sr)
Le(φ,θ)通常与方向有关,若Le(φ,θ)不随方向而变,则Ie(φ,θ)正比于cosθ,即Ie(φ,θ)=I0cosθ。满足上式的特殊辐射体称为余弦辐射体,黑体就是这样的辐射体。
对于余弦辐射体,有Me=πLe
6. 光谱辐射量(辐射量的光谱密度)
光谱辐射通量 定义:光源发出的光在每单位波长间隔内的辐射通量称为光谱辐射通量(简称谱辐通,也可称为辐射通量的光谱密度)Pλ多项式时间,Pλ=ΔPe/Δλ,单位:W/m
光谱辐射出(射)度 定义:光源发出的光在每单位波长间隔内的辐射出度称为光谱辐射出(射)度Mλ=dMe (λ)/dλ,单位:W/m3
光谱辐射量度 定义:光源发出的光在每单位波长间隔内的辐射亮度为光谱辐射量度Lλ,即Lλ=dLe(λ)/dλ,单位:W/(m镍基合金3*sr)
(二)光度量
1.光通量Ø
定义:光源在单位时间内发出的光量称为光源光通量Ø
单位:lm(流明),相当于W
2.光强度Iv
定义:光源在给定方向上单位立体角内辐射的光通量I,I=d Ø/dω
单位:坎德拉cd
如果光源是各向同性的,Φ=4πI
3. 照度E
定义:单位面积上受到的光通量数,即E=Ø/S’
单位:勒克斯(lx)
4.出度M
定义:光源上每单位面积向半个空间内发出的光通量。
单位:lm/m2
光照度与光出度M=ρE,ρ是小于1的系数,称为漫反射率。
5.亮度L
定义:光源在某一方向上的单位投影面、在单位立体角中发射的光通量
单位:cd/m2,1cd/m2=1lm/(m2*sr)
对于余弦辐射体,有M=πL
6.光量Q
定义:光源在单位时间段内所发出的光的总和称为(该时间段内的)光量。
单位:lm*s,lm*h
3. 光效计算公式(P12~13)
光效率(efficiency): 光源的辐射能量占输入能量的百分比。
光效能(efficacy): 光源的光通量与输入能量的比值。Km= 683 lm/W
光效(efficacy): 光源的光通量与输入能量的比值。
ηv转换成可见辐射的功率占总功率的比例
K辐射光效
4. 光源的温(P14)
当光源所发出的光的颜与黑体在某一温度下辐射的颜相同时,黑体的温度就称为该光源的颜温度Tc,简称温(CT)。

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