實驗4-12衍射光柵ppt課件

1、一一. .基本原理基本原理二二. .實驗內(nèi)容實驗內(nèi)容三三. .實驗儀器及元件實驗儀器及元件四四. .本卷須知本卷須知五五. .實驗常見問題及處理實驗常見問題及處理 一一. .基本原理基本原理 光柵是一種重要的分光元件，它不光柵是一種重要的分光元件，它不僅用于光譜學，還廣泛用于計量、光通信、僅用于光譜學，還廣泛用于計量、光通信、信息處理等方面。光柵按不同分類方法可分信息處理等方面。光柵按不同分類方法可分為透射型和反射型光柵或振幅型和位相型光為透射型和反射型光柵或振幅型和位相型光柵，本實驗使用的是透射型振幅光柵，它相柵，本實驗使用的是透射型振幅光柵，它相當于一組數(shù)目極多的等寬、等間距的平行排當于一

2、組數(shù)目極多的等寬、等間距的平行排列的狹縫。其結(jié)構(gòu)如下圖所示：列的狹縫。其結(jié)構(gòu)如下圖所示：光柵周期為光柵周期為d=a+b 如上圖，當一束波長為如上圖，當一束波長為的平行光入射到光柵平面，透射光按衍射規(guī)律的平行光入射到光柵平面，透射光按衍射規(guī)律向各個方向傳播，經(jīng)透鏡向各個方向傳播，經(jīng)透鏡L會聚后，在透鏡第二角平面上形成一組亮條紋。會聚后，在透鏡第二角平面上形成一組亮條紋。各級亮條紋產(chǎn)生的條件是：各級亮條紋產(chǎn)生的條件是：)2, 1, 0()sin(sinkkid上式稱為光柵方程。式中上式稱為光柵方程。式中d d是光柵常數(shù)，是光柵常數(shù)，是衍射角，是衍射角，i i是入射角，是入射角，k k是衍射是衍射級

3、次，級次， 為波長。括號中的正號表示入射光和衍射光在法線的同側(cè)，而負為波長。括號中的正號表示入射光和衍射光在法線的同側(cè)，而負號表示在發(fā)現(xiàn)兩側(cè)。號表示在發(fā)現(xiàn)兩側(cè)。 需要補充： (1)如果入射光不是單色光，則除k=0外，其余各級譜線將按波長的次序依次排開。 (2)當平行光垂直入射時，i=0，光柵方程簡化為, 2, 1, 0sinkkd這時在這時在=0=0的方向上可以觀察到中央譜線極強稱為零級譜線），其它級的方向上可以觀察到中央譜線極強稱為零級譜線），其它級次的譜線則對稱地分布在零級譜線的兩側(cè)。次的譜線則對稱地分布在零級譜線的兩側(cè)。 在本實驗中，所用的光源為汞燈，其衍射譜線如下圖在本實驗中，所用的光

4、源為汞燈，其衍射譜線如下圖 -2 -1 0 +1 +2二二. .實驗內(nèi)容實驗內(nèi)容1.1.調(diào)節(jié)分光計至可以測量的狀態(tài)。調(diào)節(jié)分光計至可以測量的狀態(tài)。2.2.將光柵放置在載物臺上，調(diào)節(jié)使平行光管垂將光柵放置在載物臺上，調(diào)節(jié)使平行光管垂直于光柵平面，直于光柵平面， 觀察衍射譜線，調(diào)節(jié)使觀察衍射譜線，調(diào)節(jié)使0 0級左右兩邊的譜線等級左右兩邊的譜線等高。高。3.3.測量汞燈光譜線中的綠光測量汞燈光譜線中的綠光546.07nm546.07nm和兩條黃線挨和兩條黃線挨得很緊的得很緊的-1-1級、級、0 0級和級和+1+1級的位置測量級的位置測量3 3次）。次）。數(shù)據(jù)測量要求：測量三次，每次數(shù)據(jù)為一個表格0 0

5、級讀數(shù)級讀數(shù)+1+1級讀數(shù)級讀數(shù)-1-1級讀數(shù)級讀數(shù)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 課后習題為課后習題為1 1、3 3兩兩題題高壓汞燈透射光柵分光計1.1.分光計是較精密的光學儀器，要加倍愛護，不分光計是較精密的光學儀器，要加倍愛護，不應在制動螺絲鎖緊時強行轉(zhuǎn)動望遠鏡，也不要應在制動螺絲鎖緊時強行轉(zhuǎn)動望遠鏡，也不要隨意擰動狹縫。隨意擰動狹縫。2.2.光柵是精密光學器件，嚴禁用手觸摸刻痕，注光柵是精密光學器件，嚴禁用手觸摸刻痕，注意輕拿輕放，以免弄臟或損壞。意輕拿輕放，以免弄臟或損壞。3.3.在

6、測量數(shù)據(jù)前務須檢查分光計的幾個制動螺絲在測量數(shù)據(jù)前務須檢查分光計的幾個制動螺絲是否鎖緊，若未鎖緊，取得的數(shù)據(jù)會不可靠。是否鎖緊，若未鎖緊，取得的數(shù)據(jù)會不可靠。4.4.測量中應正確使用望遠鏡轉(zhuǎn)動的微調(diào)螺絲，以測量中應正確使用望遠鏡轉(zhuǎn)動的微調(diào)螺絲，以便提高工作效率和測量準確度。便提高工作效率和測量準確度。5.5.在游標讀數(shù)過程中，由于望遠鏡可能位于任何在游標讀數(shù)過程中，由于望遠鏡可能位于任何方位，故應注意望遠鏡轉(zhuǎn)動過程中是否過了刻方位，故應注意望遠鏡轉(zhuǎn)動過程中是否過了刻度的零點。度的零點。 1.1.實驗中觀察到的衍射條紋沒有與叉絲豎線平行就實驗中觀察到的衍射條紋沒有與叉絲豎線平行就開始測量，這是記錄的數(shù)據(jù)顯然是由誤差的。調(diào)開始測量，這是記錄的數(shù)據(jù)顯然是由誤差的。調(diào)節(jié)載物臺的螺絲，使衍射條紋與叉絲豎線平行在節(jié)載物臺的螺絲，使衍射條紋與叉絲豎線平行在測量。測量。2.2.實驗中所用的光柵能夠?qū)⑺獪y量的黃實驗中所用的光柵能夠?qū)⑺獪y量的黃1 1和黃和黃2 2分分開，然而在實驗中有些實驗者調(diào)出的衍射條紋中開，然而在實驗中有些實驗者調(diào)出的衍射條紋中黃黃1 1和黃和黃2 2線幾乎分布開，出現(xiàn)這種顯現(xiàn)的原因有：線幾乎分布開，出現(xiàn)這種顯現(xiàn)的原因有： 1.1.）狹縫調(diào)得太寬，或平行光管發(fā)出的光并不）狹縫調(diào)得太寬，或平行光管發(fā)出的光并不是平行光，在望遠鏡的焦平面上聚焦