全息光栅的制作实验报告[1]3.doc

全息光栅的制作一、实验任务:设计并制作全息光栅,并测出其光栅常数,要求所制作的光栅不少于每毫米100条。二、实验要求:1、设计三种以上制作全息光栅的方法,并进行比较;2、设计制作全息光栅的完整步骤,拍摄出全息光栅;3、给出所制作的全息光栅的光栅常数值,进行不确定度计算。误差分析并作实验小结。三、实验的基本物理原理:1、光栅产生的原理:光栅也称衍射光栅,是利用多缝衍射原理使光发生色散(分解为光谱)的光学元件。它是一块刻有大量平行等宽、等距狭缝(刻线)的平面玻璃或金属片。光栅的狭缝数量很大,一般每毫米几十至几千条。单色平行光通过光栅每个缝的衍射和各缝间的干涉,形成暗条纹很宽、明条纹很细的图样,这些锐细而明亮的条纹称作谱线。谱线的位置随波长而异,当复色光通过光栅后,不同波长的谱线在不同的位置出现而形成光谱。光通过光栅形成光谱是单缝衍射和多缝干涉的共同结果(如图1)。图12、测量光栅常数的方法:用测量显微镜测量;用分光计,根据光栅方程d·sin=k来测量;用衍射法测量。激光通过光栅衍射,在较远的屏上,测出零级和一级衍射光斑的间距△x及屏到光栅的距离L,则光栅常数d=L/△x。四、实验的具体方案及比较1、洛埃镜改进法:基本物理原理:洛埃镜的特点是一部分直射光和另一部分反射镜的反射光进行干涉,如原始光束是平行光,则可增加一全反镜,同样可做到一部分直射光和一部分镜面反射光进行干涉,从而制作全息光栅(如图2)。优点:这种方法省去了制造双缝的步骤。缺点:光源必须十分靠近平面镜。图22、杨氏双缝干涉法:,其中:为波长,为双缝到屏(全息干版)的距离,为双缝间距,为光栅常数。优点:使用激光光源相干条件很容易满足。缺点:所需的实验仪器较复杂,不易得到。3、马赫—曾德干涉仪法:基本物理原理:只要调节光路中的一面分光镜的方位角,就可以改变透射光和反射光的夹角,从而改变干涉条纹的间距。优点:这种方法对光路的精确度要求不高,实验效果不错,易于学生操作。缺点:这种方法对光路的精确度要求不高,实验可能不够精确。实验原理图:图3五、仪器的选择与配套综合考虑各方面条件,本次试验采用马赫—曾德干涉仪法,所需的实验仪器有He-Ne激光发射器1架、发散镜1面、凸透镜1面、半反半透镜2面、全反镜2面和白屏、光阑各一、拍摄光栅用的干片若干、架子。六、实验步骤(一)-Ne激光发射器,利用白屏使激光束平行于水平面。。,得到平行光。,使它们摆成一个平行四边形(如图5)。,使得到的2个光斑等高,且间距为4-6cm。△l。(在实验中我们测得的光路的光程差△l=)(二),把干片放在架子上,让激光束照射在干片上1-2秒,挡住激光束,把干片取下带到暗房中。,取出,用清水冲洗,在泡在定影液中约5分钟。取出,冲洗后晾干。,若能看见零级、一级的光斑,说明此干片可以用于测定光栅常数。(三)测定所制光栅的光栅常数图4数据处理:h===kλh/r,λ=633nm,k=1可得:d