实验 光栅衍射.ppt

实验 光栅衍射
第1页，共16页，编辑于2022年，星期六
[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
实验 光栅衍射
第1页，共16页，编辑于2022年，星期六
[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。
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[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。
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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
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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----=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.
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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。
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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］
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[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
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［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。
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实验4-3 分光计的调节和使用
制作：林伟华
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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．

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（a）点亮照明小灯，调节目镜与分划板间 的距离，看清分划板上的“准线”和带有绿色的小十字窗口（目镜对分划板调焦）．
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（c）从望远镜的目镜中观察到亮十字像，前后移动目镜对望远镜调焦，使亮十字像成清晰像．再调准线与目镜间距离，使目镜中既能看清准线，又能看清亮十字像．注意准线与亮十字像之间有无视差，如有视差，则需反复调节，予以消除．
此时分划板平面、目镜焦平面、物镜焦平面重合在一起，望远镜已聚焦于无穷远（即平行光经物镜聚焦于分划板平面上），能接受