物理实验衍射光栅验证光栅方程ppt课件

1、实训楼2209室，67791039: 网站: 上海工程技术大学上海工程技术大学 1. 了解光栅衍射原理与特点。2. 了解掌握分光仪及光栅调理要求和方法。3. 认识光栅光谱的分布规律，能正确判别 衍射光谱的级次。4. 能正确丈量衍射角，并能验证光栅方程。衍射光栅、分光仪、平面镜、汞灯 是一种很有用的光谱分析元件，是一种很有用的光谱分析元件， 光栅有不同的种类，如透射光栅、平面反光栅有不同的种类，如透射光栅、平面反射光栅、凹光栅及全息光栅等。射光栅、凹光栅及全息光栅等。 衍射光栅衍射光栅 (grating) 是由大量等宽度、等间隔是由大量等

2、宽度、等间隔 的平行狭缝构成的光学元件。的平行狭缝构成的光学元件。最典型的透射光最典型的透射光栅，是在玻璃片上刻栅，是在玻璃片上刻划出一系列平行等距划出一系列平行等距的划痕，刻过的地方的划痕，刻过的地方不透光，未刻的地方不透光，未刻的地方透光。透光。透射式透射式反射式反射式 光盘的凹槽构成一个反射光栅，在白光下能察光盘的凹槽构成一个反射光栅，在白光下能察看到入射光被分别成彩色光谱。看到入射光被分别成彩色光谱。 蝴蝶身上层叠的细微鳞片、鸟羽细密的羽管都蝴蝶身上层叠的细微鳞片、鸟羽细密的羽管都构成了天然的反射光栅。构成了天然的反射光栅。bad 光栅常数光栅常数:数量级为数量级为 10-5 10-6

3、 m光栅常数与光栅单位长度光栅常数与光栅单位长度的刻痕数的刻痕数 N 的关系：的关系：Nbad1 例如，玻璃片上例如，玻璃片上cm宽刻有宽刻有3000条刻痕，光栅常数为：条刻痕，光栅常数为：m.cmNd61033333300011 K=0，1 , 2 , 3 ,. 恣意相邻两束光的光程恣意相邻两束光的光程差为差为 (a+b)sin ，假设，假设 满足：满足：(a+b)sinabPO Ksindsin)ba( 平行光垂直入射到光栅，平行光垂直入射到光栅，产生衍射景象。产生衍射景象。那么在该衍射角方向构成亮纹那么在该衍射角方向构成亮纹光栅方程光栅方程 Ksindsin)ba( K=0， 那么那么

4、=0，一切波长都能满足光栅方程，一切波长都能满足光栅方程，在该衍射角方向出现光源含有的一切颜色光的亮条在该衍射角方向出现光源含有的一切颜色光的亮条纹，中央零级条纹，此处无分光作用纹，中央零级条纹，此处无分光作用K一定，且不为零，波长一定，且不为零，波长不同，那么衍射角不同，那么衍射角 不同，不同，即不同颜色的光在不同位置出现亮条纹，即光栅可即不同颜色的光在不同位置出现亮条纹，即光栅可以起分光作用，以起分光作用， K级亮条纹级亮条纹复色光复色光白光白光不同波长的单色光别分开不同波长的单色光别分开不同波长的单色光别分开不同波长的单色光别分开1. 1. 利用分光仪丈量出汞灯零级光谱的角位置利用分光仪

5、丈量出汞灯零级光谱的角位置2. 2. 利用分光仪丈量出汞灯利用分光仪丈量出汞灯K=K=1,1,2,2,3 3级光级光 谱中绿光谱中绿光= 0.54607 m= 0.54607 m的角位置的角位置3. 3. 计算出汞灯计算出汞灯K=K=1,1,2,2,3 3级光谱中绿光的级光谱中绿光的 衍射角衍射角 的大小的大小4. 4. 令令 sin sin 为为 y y，K K 为为 x x，作最小二乘法拟，作最小二乘法拟 合处置，验证光栅方程合处置，验证光栅方程到达：到达：望远镜能接纳平行望远镜能接纳平行光，光，平行光管能出射平平行光管能出射平行光，行光，而且都与分光仪主而且都与分光仪主轴严厉垂直。轴严厉垂直。望远镜聚焦望远镜聚焦于无穷远处于无穷远处相互相互垂直垂直平行平行光管光管acb光栅光栅光光 栅放置栅放置两者两者正交正交光光 栅栅A A窗读数窗读数B B窗读数窗读数A A窗读数窗读数B B窗读数窗读数所以读数为所以读数为仪器仪器型号型号分度值分度值读数误差读数误差分光仪分光仪JJYJJY111111令令 sin sin 为为 y y，K K 为为 x x，作最小二乘法，作最小二乘法拟合处置拟合处置上机拟合数据记录：上机拟合数据记录