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文档简介

实验用激光测定光栅常数

[实验目的]1．

观察光波的各种干涉现象。2．

观察光波的圆孔衍射和单缝衍射现象。3．

利用激光测定衍射光栅的光栅常数。[实验器材]激光实验仪（用于演示光的干涉和衍射现象）、衍射光栅、光栅夹架、光具座、氦-氖激光器及直尺、白纸条等。[实验原理]1．光波的干涉和衍射条纹的形成原理：略。2．测光栅常数的原理：衍射光栅是由许多等宽等间隔的平行狭缝所组成的光学元件，它是用金刚石在一块磨光的玻璃平板上刻上许多相互平行等距的刻痕而制成的。衍射光栅有复制品，复制的衍射光栅是由明胶印制的为避免碰坏胶片做好后通常把它夹在两块平面玻璃之间。图15-a中的AB表示一衍射光栅，光栅面与纸面垂直；B是平行单色光垂直入射时光栅狭缝发出的衍射光其衍射角为θ作线段AC垂直于BP交BPC.BC就是从相邻两缝A与B分别发出的衍射角为θ的衍射光的光程差。因为图15-a∠BAC等θ所以该光程差为：BC=d·Sinθ（15-a）此处d是光栅上两相邻狭缝中心间的距离，叫做光栅常数。当光程差等于波长的整数倍时，即BC=±nλ（15-b）从各狭缝发出的衍射光都以相同的相位前进，因而互相加强。于是（15-b式代（15-a）式，可得Sinn=±n·（15-c）上式称为光栅公式。式中n取0，1，2……等值，叫做明条纹的级。取n=0时，n=0，对应的是最亮的“零”级明条纹；n=1时，对应的是第一级明条纹，其余依次类推。在实验中，如果光栅常数d已知，那么只要测出θ的值，光波波长λ就可以根据（15-c推算出来。同样，若光波波长λ已知，也可通过测定θ的值得出光栅常d.[实验步骤]（一）观察光波的干涉、衍射和偏振现象。（二）测定光栅常数：1．如图15-b所示，调节光栅与白纸条（屏幕）之间的距离为0.6米左右，从氦-氖激光器发射出来的激光是一束很小的平行光束，它的波长为6328纳米让激光束垂直照射光栅发生衍射，在屏幕上可以观察到衍射图样中央亮线为零级象0两旁依次往外的亮线为一级象P1、P1，二级象P2P2……等（左右对称）。各级象的亮度依次递减。2．测量P0P1和P0P1的距离S1和S1，取其平均值（实际上常取作为第一级象至零级象的距离X1.图15-b测定衍射角的示意图将代入公式（15-c算出光栅常数.3．改变D三次重复步骤2，记录数据，求出d的平均值，平均绝对误差，平均相对误差，写出测量结果d的标准表达式。[数据记录与处理]光波波长λ=纳米=米 内次容数D（m）（m）（m）Δd

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