1、“.....,下面计算的不确定度标盘系统误差为,即仪,而计算过程中利用了,则仪则故的最终结果可以表示为由于。而,故可以直接引用精度为的不确定度转化为弧度制,则在此处的不确定度多保留了几位是为了保证后续计算的精确度再计算光栅常数由公式,在此处为级谱线,已经计算出,则由,则,代入计算得,取位有效数字,则光栅常数的最终结果为里德伯常数的计算原始数据列表处理测量次数光谱级数谱线颜色标盘读数标盘读数第次红蓝蓝红第二次红蓝蓝红第三次红蓝蓝红用蓝光计算里德伯常数用类似中计算的的方法可计算蓝光的偏角,因为此处只观察了第级谱线,故用表示第级蓝光的偏角,用表示第级红光的偏角......”。
2、“.....标盘系统误差为,即仪,则仪则则此处不确定度多保留了几位是为了保证后续计算的精度,以后计算不是最终结果数据的不确定度均多保留几位,化为弧度制下面利用第级蓝光偏角计算里德伯常数因此由公式,本实验中观察的谱线为巴尔末线系,蓝光对应的为,设由蓝光计算出的里德伯常数为,所以用红光计算里德伯常数同上面蓝光的计算方法,用表示第级红光的偏角,同理计算得,再计算的不确定度......”。
3、“.....化为弧度制由第级红光的偏角可得本实验中,红光对应的为,用表示红光计算出的里德伯常数,因此最后得到里德伯常数的加权合成由最小二乘法,所以不确定度保留位有效数字,里德伯常数最佳测量值为有关钠黄双线能否被观测到分开的探讨角色散率和分辨本领的计算本次试验中只测量了第级光谱的数据,因此只计算第级的角色散率和分辨本领。由角色散率的定义则第级,再计算光栅分辨本领,就是此处为平行光管的通光口径。当时,说明波长为,波长差为的两束光可以被分辨。带入钠黄光的数据,,其远小于,这说明钠黄双线被分开了。但是实际上,在实验过程中......”。
4、“.....如果有的话,就会影响实验过程中数据的记录了。谱线半角宽度和角间距用分辨本领来表示钠黄双线是否被分开过于抽象,下面从谱线的角宽度方面来分析。由衍射光强的分布公式,其中。知道若在衍射角处为主极大位置,设相邻的极小值处衍射角为,即为主极大的半角宽度,且有和这样就会满足,为光强极大值点而为光强极小值点。可以解得实验中观察的为第级光谱,则第级光谱主极大半角宽度为而钠黄双线之间的角间距为由微分导出此处为平行光管的通光口径。当时,说明波长为,波长差为的两束光可以被分辨。带入钠黄光的数据,,其远小于,这说明钠黄双线被分开了。但是实际上,在实验过程中......”。
5、“.....如果有的话,就会影响实验过程中数据的记录了。谱线半角宽度和角间距用分辨本领来表示钠黄双线是否被分开过于抽象,下面从谱线的角宽度方面来分析。由衍射光强的分布公式,其中。知道若在衍射角处为主极大位置,设相邻的极小值处衍射角为,即为主极大的半角宽度,且有和这样就会满足,为光强极大值点而为光强极小值点。可以解得实验中观察的为第级光谱,则第级光谱主极大半角宽度为而钠黄双线之间的角间距为由微分导出通过半角宽度的计算,可以知道钠黄双线间的角间距远大于谱线主极大的半角宽度,这更具体地解释了第级的光谱中钠黄双线的确被分开。进步支持了中的结论。提出可能原因上面的论证结果与实验结果不符......”。
6、“.....若和改变则会直接影响实验结果。比理论值小但是首先实验中只观察了第级光谱,是固定的,那就只能从考虑了。猜测是实际试验过程中从平行光管出射的光线不是平行光管的通光口径,若实验过程中分光仪的调节不好,也许有可能发生。但该情况很快被排除掉,原因有下若是的原因导致光栅分辨能力不强,则实际试验中的至少满足,代入计算可得,也就是说实际试验中起作用的光栅只有,这与平行光管通光口径相差太大,基本不可能发生。就算实验中的确满足的条件,由于很小,自然也会小。由衍射光强表达式可知,主极大的强度与成正比,现在小于理论值的约,那主极大的光强至多就是实验设定时的,那主极大的亮度会很小,主极大与次极大光强差距缩小。然而实际中主极大与次极大光强差距依然很大,观察到的是很细锐的亮线。从以上两点基本可以排除有关的缩小的假设。探讨可能存在的其他原因如果派排除了缩小这个可能性......”。
7、“.....如果实验操作也正确的话,那似乎就没有其他因素了。那为什么理论与实验现象如此不符合呢实际上在这里忽略了个问题,那就是钠黄双线被分开与钠黄双线被观测到分开是不等价的。首先说下最开始的论证。最开始的论证中是建立在如果跳谱线的极大值刚好与另条谱线的极小值重合时,两者可以被分辨,也就是瑞利判据。开始的论证中,远大于,则说明两条谱线可以被分辨。这个结论是正确的。在此说明下理论上可分辨和理论上可观测,刚开始的论证说明了两条谱线理论上可分辨,但是理论上可分辨与理论上可观测是同个意思吗答案应该是否定的,举个例子,放在桌子上面的离的很近的两根筷子,近处看他们是两根,在很远的地方看他们就是根了。这样就说明了理论上可分辨与不等价于理论上可观测,这是两个问题,不能化为谈。那实验中的观察到钠黄双线被分开是属于理论上可观测,在此可以做出假设,第级钠黄双线是理论上不可观测的,如果这个假设成立,实验中原本的理论与实验冲突就不纯在了......”。
8、“.....而却不能被观测到,那就应该考虑从分辨到观测中间到底发生了什么。再去看最开始计算的钠黄双线角距离,化为弧度制,是,这是个非常小的角度。在后面要证明这正是无法观测的原因。这里要注意到被观测是被实验操作者用眼睛去观测。利用瑞利判据,远大于可以说明钠黄双线被分辨。联想上段举的例子中两根筷子无法被人眼观测到,即要证明人眼能够观测到,就要引入考虑到爱里斑的影响。爱里斑对实验的影响爱里斑是光束通过小孔时形成的圆孔衍射花样。当阻碍光束传播的小孔直径比较小时,就不能忽略爱里斑衍射对图形成像的影响。而人眼的瞳孔直径在之间,爱里斑对观测的影响就比较大了。现在计算爱里斑对观测的影响。查资料的型分光仪望远镜物镜的焦距是,自准直望远镜放大倍数为倍。如上图,分光仪的自准直望远镜筒的长度约为估算,其中红色箭头所指出大约对应物镜焦平面位置。参考下面的光路图,从光栅中出射的光......”。
9、“.....黑色的光平行望远镜光管入射,也即垂直物镜入射。另条途中红色表示的光谱,由于和黑色光线波长很物镜焦平面近,夹角比较小,微微倾斜入射望远镜。他们刚开始夹角为。经过物镜后聚焦于物镜焦平面,也就是叉丝板的位置。两束光此时在叉丝板上的距离差为。然后观察者通过望远镜的目镜观察叉丝板上的像,也就是相距的两条光谱,这两条光谱进入人眼的夹角为入射。其中为叉丝板到人眼的距离。由于望远镜的存在,实际入射角度应为入射,是望远镜放大倍数。下面计算钠黄双线的入射入射已知,则由于无法得知叉丝板到人眼的距离,只能粗略用望远镜筒的长度减去物镜焦距估算下,取了。虽然这样,的误差不会超过,这保证了结果和理论值在个数量级,不会和实际误差过大。光栅物镜叉丝位置观察者考虑爱里斑的存在,有爱里斑的半角宽度公式爱,这里的为圆孔的直径。不妨取人眼瞳孔直径为......”。
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