用激光測定光柵常數(shù)

實驗用激光測定光柵常數(shù)

[實驗目的]1．

觀察光波的各種干涉現(xiàn)象。2．

觀察光波的圓孔衍射和單縫衍射現(xiàn)象。3．

利用激光測定衍射光柵的光柵常數(shù)。[實驗器材]激光實驗儀（用于演示光的干涉和衍射現(xiàn)象）、衍射光柵、光柵夾架、光具座、氦-氖激光器及直尺、白紙條等。[實驗原理]1．光波的干涉和衍射條紋的形成原理：略。2．測光柵常數(shù)的原理：衍射光柵是由許多等寬等間隔的平行狹縫所組成的光學元件，它是用金剛石在一塊磨光的玻璃平板上刻上許多相互平行等距的刻痕而制成的。衍射光柵有復制品，復制的衍射光柵是由明膠印制的為避免碰壞膠片做好后通常把它夾在兩塊平面玻璃之間。圖15-a中的AB表示一衍射光柵，光柵面與紙面垂直；B是平行單色光垂直入射時光柵狹縫發(fā)出的衍射光其衍射角為θ作線段AC垂直于BP交BPC.BC就是從相鄰兩縫A與B分別發(fā)出的衍射角為θ的衍射光的光程差。因為圖15-a∠BAC等θ所以該光程差為：BC=d·Sinθ（15-a）此處d是光柵上兩相鄰狹縫中心間的距離，叫做光柵常數(shù)。當光程差等于波長的整數(shù)倍時，即BC=±nλ（15-b）從各狹縫發(fā)出的衍射光都以相同的相位前進，因而互相加強。于是（15-b式代（15-a）式，可得Sinn=±n·（15-c）上式稱為光柵公式。式中n取0，1，2……等值，叫做明條紋的級。取n=0時，n=0，對應的是最亮的“零”級明條紋；n=1時，對應的是第一級明條紋，其余依次類推。在實驗中，如果光柵常數(shù)d已知，那么只要測出θ的值，光波波長λ就可以根據(jù)（15-c推算出來。同樣，若光波波長λ已知，也可通過測定θ的值得出光柵常d.[實驗步驟]（一）觀察光波的干涉、衍射和偏振現(xiàn)象。（二）測定光柵常數(shù)：1．如圖15-b所示，調(diào)節(jié)光柵與白紙條（屏幕）之間的距離為0.6米左右，從氦-氖激光器發(fā)射出來的激光是一束很小的平行光束，它的波長為6328納米讓激光束垂直照射光柵發(fā)生衍射，在屏幕上可以觀察到衍射圖樣中央亮線為零級象0兩旁依次往外的亮線為一級象P1、P1，二級象P2P2……等（左右對稱）。各級象的亮度依次遞減。2．測量P0P1和P0P1的距離S1和S1，取其平均值（實際上常取作為第一級象至零級象的距離X1.圖15-b測定衍射角的示意圖將代入公式（15-c算出光柵常數(shù).3．改變D三次重復步驟2，記錄數(shù)據(jù)，求出d的平均值，平均絕對誤差，平均相對誤差，寫出測量結(jié)果d的標準表達式。[數(shù)據(jù)記錄與處理]光波波長λ=納米=米 內(nèi)次容數(shù)D（m）（m）（m）Δd