实验12-光栅衍射2

[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。[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1cm内刻有成千上万条透光狭缝。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----谱线.在

=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.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。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］[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［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。实验4-3

分光计的调节和使用制作：林伟华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．

一.实验仪器结构2.用自准法调节望远镜（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）．（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），能接受平行光了．

4.调节平行光管（a）目测粗调至平行光管光轴大致与望远镜光轴相一致．（b）打开狭缝，从望远镜中观察，同时调节平行光管狭缝与透镜间距离，直到看见清