实验 光栅衍射.ppt

第一页，共十六页，2022年，8月28日 [实验目的］ 1．了解光栅的主要特性； 2．掌握分光计的调整和应用； 3．观察光栅衍射现象，掌握用光栅 测定光波波长(或光栅常数)的方 法。 第二页，共十六页，2022年，8月28日 [实验原理] 大量等宽等间距平 行狭缝(或反射面) 构成的光学元件。 衍射光栅 (透射光栅) 反射光栅(闪耀光栅) 一、光栅 ? 光栅制作 机制光栅：在玻璃片上刻划出一系列平行等距的划痕,刻过的地方不透光，未刻地方透光。 全息光栅：通过全息照相，将激光产生的干涉条纹在干板上曝光，经显影定影制成全息光栅。 通常在 1 cm 内刻有成千上万条透光狭缝。 第三页，共十六页，2022年，8月28日 透光缝宽度 a 不透光缝宽度 b 光栅常数: 光栅常数与光栅单位长度的刻痕数N的关系 第四页，共十六页，2022年，8月28日 二、光栅衍射 根据波动光学理论，当单色平行光垂直照射在光栅面上时，将产生夫琅和费衍射现象，如图所示。产生明条纹的条件为 dsin?k =kλ k= 0, ± 1, ± 2,…… 其中d是光栅常数，??k为衍射角， ?为入射光波长，k给出了该明纹的级次。 如果用会聚透镜将衍射后的平行光会聚起来,透镜后焦面上将出现一系列亮线----谱线.在?=0的方向上可以观察到零级谱线,其他级数的谱线对称分布在零级两侧. 第五页，共十六页，2022年，8月28日 如果已知光栅常数d，用分光计测出k级谱线对应的衍射角?k，则可求出该谱线对应的入射光波长?;若已知入射光的波长,则反过来可求光栅常数。 第六页，共十六页，2022年，8月28日 分光计一台、待测波长光源(钠光灯)一个、光栅常数已知(d=1/100mm)及未知的光栅各一块. ［实验仪器］ 第七页，共十六页，2022年，8月28日 [实验内容] 调整分光计处于正常工作状态。(参看实验17) 安置光栅，调节平台，使达到入射光垂直照射在光栅表面. 测量钠黄光波长. 为了消除分光计刻度盘的偏心差，对同一方位要同时读出两游标盘的读数，取其平均。例如，对＋k级，左右游标读数分别为?k及?k，对－k级，左右游标读数分别为?’k及?’k ，则k级衍射角为 将测量数据填入表格并计算比较误差 第八页，共十六页，2022年，8月28日 ［注意事项］ 1 分光计是较精密的光学仪器，要加倍爱护，不应在制动螺丝锁紧时强行转动望远镜，也不要随意拧动狭缝。 2 光栅是精密光学器件，严禁用手触摸刻痕，注意轻拿轻放，以免弄脏或损坏。 3 在测量数据前务须检查分光计的几个制动螺丝是否锁紧，若未锁紧，取得的数据会不可靠。 4 测量中应正确使用望远镜转动的微调螺丝，以便提高工作效率和测量准确度。 ５ 在游标读数过程中，由于望远镜可能位于任何方位，故应注意望远镜转动过程中是否过了刻度的零点。 第九页，共十六页，2022年，8月28日 实验4-3 分光计的调节和使用 制作：林伟华 第十页，共十六页，2022年，8月28日 分光计是一种能精确测量角度的典型光学仪器，常用来测量折射率、光波波长、色散率和观测光谱等．分光计的调节思想、方法与技巧，在光学仪器中有一定的代表性，学会对它的调节和使用，有助于掌握操作更为复杂的光学仪器． 一.实验仪器结构 第十一页，共十六页，2022年，8月28日 第十二页，共十六页，2022年，8月28日