实验4-12衍射光栅ppt课件

1、一一. .基本原理基本原理二二. .实验内容实验内容三三. .实验仪器及元件实验仪器及元件四四. .本卷须知本卷须知五五. .实验常见问题及处理实验常见问题及处理 一一. .基本原理基本原理 光栅是一种重要的分光元件，它不光栅是一种重要的分光元件，它不仅用于光谱学，还广泛用于计量、光通信、仅用于光谱学，还广泛用于计量、光通信、信息处理等方面。光栅按不同分类方法可分信息处理等方面。光栅按不同分类方法可分为透射型和反射型光栅或振幅型和位相型光为透射型和反射型光栅或振幅型和位相型光栅，本实验使用的是透射型振幅光栅，它相栅，本实验使用的是透射型振幅光栅，它相当于一组数目极多的等宽、等间距的平行排当于一

2、组数目极多的等宽、等间距的平行排列的狭缝。其结构如下图所示：列的狭缝。其结构如下图所示：光栅周期为光栅周期为d=a+b 如上图，当一束波长为如上图，当一束波长为的平行光入射到光栅平面，透射光按衍射规律的平行光入射到光栅平面，透射光按衍射规律向各个方向传播，经透镜向各个方向传播，经透镜L会聚后，在透镜第二角平面上形成一组亮条纹。会聚后，在透镜第二角平面上形成一组亮条纹。各级亮条纹产生的条件是：各级亮条纹产生的条件是：)2, 1, 0()sin(sinkkid上式称为光栅方程。式中上式称为光栅方程。式中d d是光栅常数，是光栅常数，是衍射角，是衍射角，i i是入射角，是入射角，k k是衍射是衍射级

3、次，级次， 为波长。括号中的正号表示入射光和衍射光在法线的同侧，而负为波长。括号中的正号表示入射光和衍射光在法线的同侧，而负号表示在发现两侧。号表示在发现两侧。 需要补充： (1)如果入射光不是单色光，则除k=0外，其余各级谱线将按波长的次序依次排开。 (2)当平行光垂直入射时，i=0，光栅方程简化为, 2, 1, 0sinkkd这时在这时在=0=0的方向上可以观察到中央谱线极强称为零级谱线），其它级的方向上可以观察到中央谱线极强称为零级谱线），其它级次的谱线则对称地分布在零级谱线的两侧。次的谱线则对称地分布在零级谱线的两侧。 在本实验中，所用的光源为汞灯，其衍射谱线如下图在本实验中，所用的光

4、源为汞灯，其衍射谱线如下图 -2 -1 0 +1 +2二二. .实验内容实验内容1.1.调节分光计至可以测量的状态。调节分光计至可以测量的状态。2.2.将光栅放置在载物台上，调节使平行光管垂将光栅放置在载物台上，调节使平行光管垂直于光栅平面，直于光栅平面， 观察衍射谱线，调节使观察衍射谱线，调节使0 0级左右两边的谱线等级左右两边的谱线等高。高。3.3.测量汞灯光谱线中的绿光测量汞灯光谱线中的绿光546.07nm546.07nm和两条黄线挨和两条黄线挨得很紧的得很紧的-1-1级、级、0 0级和级和+1+1级的位置测量级的位置测量3 3次）。次）。数据测量要求：测量三次，每次数据为一个表格0 0

5、级读数级读数+1+1级读数级读数-1-1级读数级读数A A+1+1A A-1-1衍射角衍射角1 12 21 1 2 2 1 1 2 2 A AG GY1Y1Y2Y22221122211 课后习题为课后习题为1 1、3 3两两题题高压汞灯透射光栅分光计1.1.分光计是较精密的光学仪器，要加倍爱护，不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。随意拧动狭缝。2.2.光栅是精密光学器件，严禁用手触摸刻痕，注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。意轻拿轻放，以免弄脏或损坏。3.3.在

6、测量数据前务须检查分光计的几个制动螺丝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。是否锁紧，若未锁紧，取得的数据会不可靠。4.4.测量中应正确使用望远镜转动的微调螺丝，以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。便提高工作效率和测量准确度。5.5.在游标读数过程中，由于望远镜可能位于任何在游标读数过程中，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方位，故应注意望远镜转动过程中是否过了刻度的零点。度的零点。 1.1.实验中观察到的衍射条纹没有与叉丝竖线平行就实验中观察到的衍射条纹没有与叉丝竖线平行就开始测量，这是记录的数据显然是由误差的。调开始测量，这是记录的数据显然是由误差的。调节载物台的螺丝，使衍射条纹与叉丝竖线平行在节载物台的螺丝，使衍射条纹与叉丝竖线平行在测量。测量。2.2.实验中所用的光栅能够将所要测量的黄实验中所用的光栅能够将所要测量的黄1 1和黄和黄2 2分分开，然而在实验中有些实验者调出的衍射条纹中开，然而在实验中有些实验者调出的衍射条纹中黄黄1 1和黄和黄2 2线几乎分布开，出现这种显现的原因有：线几乎分布开，出现这种显现的原因有： 1.1.）狭缝调得太宽，或平行光管发出的光并不）狭缝调得太宽，或平行光管发出的光并不是平行光，在望远镜的焦平面上聚焦