實(shí)驗(yàn)12-光柵衍射2

[實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?．了解光柵的主要特性；2．掌握分光計(jì)的調(diào)整和應(yīng)用；3．觀察光柵衍射現(xiàn)象，掌握用光柵測(cè)定光波波長(zhǎng)(或光柵常數(shù))的方法。[實(shí)驗(yàn)原理]大量等寬等間距平行狹縫(或反射面)構(gòu)成的光學(xué)元件。衍射光柵(透射光柵)反射光柵(閃耀光柵)一、光柵

光柵制作機(jī)制光柵：在玻璃片上刻劃出一系列平行等距的劃痕,刻過(guò)的地方不透光，未刻地方透光。全息光柵：通過(guò)全息照相，將激光產(chǎn)生的干涉條紋在干板上曝光，經(jīng)顯影定影制成全息光柵。通常在1cm內(nèi)刻有成千上萬(wàn)條透光狹縫。透光縫寬度a不透光縫寬度b光柵常數(shù):光柵常數(shù)與光柵單位長(zhǎng)度的刻痕數(shù)N的關(guān)系二、光柵衍射根據(jù)波動(dòng)光學(xué)理論，當(dāng)單色平行光垂直照射在光柵面上時(shí)，將產(chǎn)生夫瑯和費(fèi)衍射現(xiàn)象，如圖所示。產(chǎn)生明條紋的條件為

dsin

k

=kλ

k=0,±1,±2,……其中d是光柵常數(shù)，

k為衍射角，

為入射光波長(zhǎng)，k給出了該明紋的級(jí)次。如果用會(huì)聚透鏡將衍射后的平行光會(huì)聚起來(lái),透鏡后焦面上將出現(xiàn)一系列亮線(xiàn)----譜線(xiàn).在

=0的方向上可以觀察到零級(jí)譜線(xiàn),其他級(jí)數(shù)的譜線(xiàn)對(duì)稱(chēng)分布在零級(jí)兩側(cè).如果已知光柵常數(shù)d，用分光計(jì)測(cè)出k級(jí)譜線(xiàn)對(duì)應(yīng)的衍射角

k，則可求出該譜線(xiàn)對(duì)應(yīng)的入射光波長(zhǎng)

;若已知入射光的波長(zhǎng),則反過(guò)來(lái)可求光柵常數(shù)。分光計(jì)一臺(tái)、待測(cè)波長(zhǎng)光源(鈉光燈)一個(gè)、光柵常數(shù)已知(d=1/100mm)及未知的光柵各一塊.［實(shí)驗(yàn)儀器］[實(shí)驗(yàn)內(nèi)容]調(diào)整分光計(jì)處于正常工作狀態(tài)。(參看實(shí)驗(yàn)17)安置光柵，調(diào)節(jié)平臺(tái)，使達(dá)到入射光垂直照射在光柵表面.測(cè)量鈉黃光波長(zhǎng).

為了消除分光計(jì)刻度盤(pán)的偏心差，對(duì)同一方位要同時(shí)讀出兩游標(biāo)盤(pán)的讀數(shù)，取其平均。例如，對(duì)＋k級(jí)，左右游標(biāo)讀數(shù)分別為

k及

k，對(duì)－k級(jí)，左右游標(biāo)讀數(shù)分別為

’k及

’k

，則k級(jí)衍射角為

將測(cè)量數(shù)據(jù)填入表格并計(jì)算比較誤差［注意事項(xiàng)］1分光計(jì)是較精密的光學(xué)儀器，要加倍愛(ài)護(hù)，不應(yīng)在制動(dòng)螺絲鎖緊時(shí)強(qiáng)行轉(zhuǎn)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡，也不要隨意擰動(dòng)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(cè)量數(shù)據(jù)前務(wù)須檢查分光計(jì)的幾個(gè)制動(dòng)螺絲是否鎖緊，若未鎖緊，取得的數(shù)據(jù)會(huì)不可靠。

4測(cè)量中應(yīng)正確使用望遠(yuǎn)鏡轉(zhuǎn)動(dòng)的微調(diào)螺絲，以便提高工作效率和測(cè)量準(zhǔn)確度。５在游標(biāo)讀數(shù)過(guò)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(dòng)過(guò)程中是否過(guò)了刻度的零點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)4-3

分光計(jì)的調(diào)節(jié)和使用制作：林偉華分光計(jì)是一種能精確測(cè)量角度的典型光學(xué)儀器，常用來(lái)測(cè)量折射率、光波波長(zhǎng)、色散率和觀測(cè)光譜等．分光計(jì)的調(diào)節(jié)思想、方法與技巧，在光學(xué)儀器中有一定的代表性，學(xué)會(huì)對(duì)它的調(diào)節(jié)和使用，有助于掌握操作更為復(fù)雜的光學(xué)儀器．

一.實(shí)驗(yàn)儀器結(jié)構(gòu)2.用自準(zhǔn)法調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡（a）點(diǎn)亮照明小燈，調(diào)節(jié)目鏡與分劃板間的距離，看清分劃板上的“準(zhǔn)線(xiàn)”和帶有綠色的小十字窗口（目鏡對(duì)分劃板調(diào)焦）．（c）從望遠(yuǎn)鏡的目鏡中觀察到亮十字像，前后移動(dòng)目鏡對(duì)望遠(yuǎn)鏡調(diào)焦，使亮十字像成清晰像．再調(diào)準(zhǔn)線(xiàn)與目鏡間距離，使目鏡中既能看清準(zhǔn)線(xiàn)，又能看清亮十字像．注意準(zhǔn)線(xiàn)與亮十字像之間有無(wú)視差，如有視差，則需反復(fù)調(diào)節(jié)，予以消除．此時(shí)分劃板平面、目鏡焦平面、物鏡焦平面重合在一起，望遠(yuǎn)鏡已聚焦于無(wú)窮遠(yuǎn)（即平行光經(jīng)物鏡聚焦于分劃板平面上），能接受平行光了．

4.調(diào)節(jié)平行光管（a）目測(cè)粗調(diào)至平行光管光軸大致與望遠(yuǎn)鏡光軸相一致．（b）打開(kāi)狹縫，從望遠(yuǎn)鏡中觀察，同時(shí)調(diào)節(jié)平行光管狹縫與透鏡間距離，直到看見(jiàn)清