光柵特性與激光波長告示牌_第6版_.doc

光柵特性與激光波長告示牌 復(fù)旦大學(xué)物理實驗中心光柵特性與激光波長注意事項：1不要用手接觸光柵表面。2實驗時，當心激光!3本告示牌供實驗者閱讀，所以不要在上面寫字，更不能帶出實驗室。實驗步驟： 1測量未知光波波長 半導(dǎo)體激光器與光屏（貼有毫米方格紙）相距1米左右，打開激光電源，使激光照射在光屏中間（0刻度線）。調(diào)節(jié)激光器左右，上下調(diào)節(jié)螺絲，使反射后激光光束入射到激光器激光發(fā)射孔中。在距光屏75到90厘米之間的地方放上光柵（d=0.01毫米），調(diào)節(jié)光柵左右，上下調(diào)節(jié)螺絲，使反射后激光光束（中間最亮一點）入射到激光器激光發(fā)射孔中。在屏上讀出K = 0、1、2、3亮點位置，用米尺讀出光柵到屏幕的距離L。將數(shù)據(jù)代入下式中，求出激光的波長，并給出波長的平均值和不確定度。L估讀到1mm,X估讀到0.5 mm，不確定度為A類不確定度。計算公式如下： 注意：此處X為某級次亮點位置與零次亮點位置的差值2測量光柵常數(shù)d給定激光器的波長,測量6組L（參考值400mm與800mm之間）和對應(yīng)的X（K = 1級）值，根據(jù)公式，用最小二乘法求出光柵常數(shù)及其不確定度。（波長數(shù)據(jù)由實驗室提供）3觀察衍射現(xiàn)象圖1用兩個一維光柵構(gòu)成的正交光柵1)到光柵衍射現(xiàn)象觀察臺上另取觀察用的光柵，并把光柵放在眼前，直接觀察鈉燈、護眼燈、日光燈。記錄觀察到的現(xiàn)象并進行分析。畫出看到的現(xiàn)象的示意圖(護眼燈記錄K=0，K=1；鈉燈記錄K=0，K=1， K=2， K=3）2)觀察正交光柵衍射現(xiàn)象如圖1，若將兩個光柵互相垂直（構(gòu)成正交光柵）且依次放置在激光器之前，此時激光束穿透光柵后，在屏幕上的衍射圖樣如何？說明其原因。圖2激光束斜入射到光柵上3)觀察激光束斜入射到光柵的表面時衍射現(xiàn)象如圖2，若將激光束斜入射到光柵的表面，觀察各相應(yīng)級次亮點位置的變化情況，并進行分析。附：光柵特性與激光波長調(diào)節(jié)方法介紹（供參考）1關(guān)掉激光器2調(diào)節(jié)激光器調(diào)節(jié)架（圖3）a)調(diào)節(jié)“激光器上下調(diào)節(jié)”螺絲，使激光器固定板與激光器底板平行（上下間距相等）。圖3激光調(diào)節(jié)架b)調(diào)節(jié)“激光器左右調(diào)節(jié)”螺絲，使激光器與激光器底板左（右）間距相等。3在激光器前10厘米A處放上光柵，打開激光器，便激光照在光柵中心（可調(diào)節(jié)光柵高低）。向后移動光柵到B處（例如，60厘米）。如果光點照在光柵上位置有上下移動。則調(diào)節(jié)“激光器上下調(diào)節(jié)”螺絲。直到光點在A與B兩處時，照在光柵上位置上下無移動。這樣激光基本上平行桌面。4調(diào)節(jié)光屏調(diào)節(jié)架（圖4，圖5）圖4光屏調(diào)節(jié)架調(diào)節(jié)光屏調(diào)節(jié)架的“前左調(diào)節(jié)螺絲”或“前右調(diào)節(jié)螺絲”或“后調(diào)節(jié)螺絲”，使光屏調(diào)節(jié)架底座平行桌面（目測）。注意每個調(diào)節(jié)螺絲調(diào)到中間位置（上下留有一定的調(diào)節(jié)范圍，如圖5）5激光器與光屏相距1米以上，打開激光器，使激光照在光屏上（零刻度線）。反射回的光點應(yīng)照射在激光器出射光孔中。如果不照射到激光器發(fā)（出射）光孔中，可用以下方法調(diào)節(jié)。 用一張紙，放在激光器后面，觀察紙上光斑位置。大致找出反射光斑位置，如圖6。6a)轉(zhuǎn)動光屏調(diào)節(jié)架，（注意：用手轉(zhuǎn)動底座，不要用手轉(zhuǎn)動光屏，否則光屏?xí)p壞掉落）使反射光斑照射在激光器激光發(fā)光孔的正上方（下方）（注意：轉(zhuǎn)動過程中，激光應(yīng)始終照在光屏的零刻度線上），如圖6。b)調(diào)節(jié)“后調(diào)節(jié)螺絲”，使反射光的光斑上（下）移動后，照射在激光器發(fā)光孔內(nèi)。（注意：在此過程中，其他兩個調(diào)節(jié)螺絲不可調(diào)節(jié)）7調(diào)節(jié)光柵調(diào)節(jié)架的螺絲，使光柵調(diào)節(jié)板與光柵間距相等，如圖7。在與光屏相距75厘米的地方放上光柵，調(diào)節(jié)光柵調(diào)節(jié)架的螺絲1或光柵調(diào)節(jié)架的螺絲2，使反射光的衍射光照射在激光器發(fā)光孔內(nèi)（注意：是選取最亮一個衍射光斑，即零級衍射光斑）。8觀察光屏上的幾個衍射光斑（連線）是否與光屏刻度橫線平行（或重合），如果不平行，則可通過“前左調(diào)節(jié)螺絲”或“前右調(diào)節(jié)螺絲” 調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)完畢后，如發(fā)現(xiàn)零級衍射光斑移動（不在零刻度線上），可以拿走光柵，通過移動光屏，使零級衍射光斑重新在光屏零刻度線上，重復(fù)以上步驟5，6，7。圖6調(diào)節(jié)示意圖圖7光柵與光柵調(diào)節(jié)架圖5調(diào)節(jié)示意圖調(diào)節(jié)完畢后，可以開始測量。附：光柵特性與激光波長記錄（供參考） 1. 測量未知光波波長l 光柵狹縫密度 lines/mm，光柵常數(shù)d = mm 光柵到屏幕的距離L = mm 注： （注意：q 不能用近似公式計算，亮點位置為屏上刻度線的讀數(shù)值）衍射級次K亮點位置/ mmsinq衍射角度q / rad角色散率D / nm-1光波波長l / nm波長平均值 l / nm-3*-2*-1*0*+1*+2*+3*不確定度u(l) = nm l u(l)= nm2. 測定光柵常數(shù)d序 數(shù)K=1亮點位置對應(yīng)K=0的亮點位置光柵到屏幕的距離L / mm光柵常數(shù)d /mm光柵常數(shù)平均值d / mm1*2*3*4*5*6*波