實驗 衍射光柵

實驗衍射光柵第1頁，共10頁，2023年，2月20日，星期六一.基本原理二.實驗內(nèi)容三.實驗儀器及元件四.注意事項五.實驗常見問題及處理第2頁，共10頁，2023年，2月20日，星期六一.基本原理

光柵是一種重要的分光元件，它不僅用于光譜學(xué)，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，它相當(dāng)于一組數(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：光柵周期為d=a+b第3頁，共10頁，2023年，2月20日，星期六如上圖，當(dāng)一束波長為λ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L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：上式稱為光柵方程。式中d是光柵常數(shù)，θ是衍射角，i是入射角，k是衍射級次，λ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(fù)號表示在發(fā)現(xiàn)兩側(cè)。第4頁，共10頁，2023年，2月20日，星期六

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(dāng)平行光垂直入射時，i=0，光柵方程簡化為這時在θ=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-2-10+1+2第5頁，共10頁，2023年，2月20日，星期六二.實驗內(nèi)容1.調(diào)節(jié)分光計至可以測量的狀態(tài)。2.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，觀察衍射譜線，調(diào)節(jié)使0級左右兩邊的譜線等高。3.測量汞燈光譜線中的綠光（546.07nm）和兩條黃線（挨得很緊）的-1級、0級和+1級的位置（測量3次）。第6頁，共10頁，2023年，2月20日，星期六數(shù)據(jù)測量要求：測量三次，每次數(shù)據(jù)為一個表格0級讀數(shù)+1級讀數(shù)-1級讀數(shù)A+1A-1衍射角θ1θ2θ1′θ2′θ1″θ2″

AGY1Y2課后習(xí)題為1、3兩題第7頁，共10頁，2023年，2月20日，星期六三.實驗儀器與元件高壓汞燈透射光柵分光計第8頁，共10頁，2023年，2月20日，星期六四.注意事項1.分光計是較精密的光學(xué)儀器，要加倍愛護(hù)，不應(yīng)在制動螺絲鎖緊時強行轉(zhuǎn)動望遠(yuǎn)鏡，也不要隨意擰動狹縫。2.光柵是精密光學(xué)器件，嚴(yán)禁用手觸摸刻痕，注意輕拿輕放，以免弄臟或損壞。3.在測量數(shù)據(jù)前務(wù)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。4.測量中應(yīng)正確使用望遠(yuǎn)鏡轉(zhuǎn)動的微調(diào)螺絲，以便提高工作效率和測量準(zhǔn)確度。5.在游標(biāo)讀數(shù)過程中，由于望遠(yuǎn)鏡可能位于任何方位，故應(yīng)注意望遠(yuǎn)鏡轉(zhuǎn)動過程中是否過了刻度的零點。第9頁，共10頁，2023年，2月20日，星期六五.實驗常見問題及處理1.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)節(jié)載物臺的螺絲，使衍射條紋與叉絲豎線平行在測量。2.實驗中所用的光柵能夠?qū)⑺獪y量的黃1和黃2分開，然而在實驗中有些實驗者調(diào)出的衍射條紋中黃1和黃2線幾乎分布開，出現(xiàn)這種顯現(xiàn)的原因有：1.）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(yuǎn)鏡的焦平面