光柵測定光波波長

用透射光柵測定光波波長用平面透射光柵得到日光燈白光的夫朗和費(fèi)衍射條紋，其中可以清晰的得到汞光譜中的綠線（），鈉光譜中的二黃線（，）。若為光柵常數(shù)，為衍射角，為光波波長，為光譜級數(shù)（），則產(chǎn)生衍射亮條紋的條件為：（光柵方程）（1）測量光柵常數(shù)用汞燈光譜中的綠線（）作為已知波長測量光柵常數(shù)。測量公式：（2）測量未知波長已知光柵常數(shù)，測量鈉燈光譜中的二黃線波長和。測量公式：（3）測量透射光柵的角色散已知鈉光譜中的二黃線的波長差，測出鈉光譜中的二黃線的衍射角，求光柵的角色散。測量公式：分光計測量光波波長當(dāng)一束平行光垂直入射到光柵上，產(chǎn)生一組明暗相間的衍射條紋，原理如圖9—1所時，其夫朗和費(fèi)衍射主極大由下式?jīng)Q定：

式中：d：光柵常數(shù)

d=a+b

：衍射角

m：主極大級次

m=0，1，2此式稱光柵方程由（9—1）式得：

由此可以看出：只要測出任意級次的某一條光譜線的衍射角，即可計算出該光波長。牛頓環(huán)測量鈉光燈譜線的波長根據(jù)理論計算可知，在反射光中暗環(huán)半徑rk與入射光的波長λ和透鏡球面的曲率半徑R之間的關(guān)系是式中，k為正整數(shù)0，1，…，k，稱為環(huán)的級數(shù)。由上式可知，如果用已知波長的單色產(chǎn)生牛頓環(huán)，當(dāng)已知暗環(huán)的半徑rk，就可算出透鏡球面的曲率半徑R;若已知R，測出rk，就可算出產(chǎn)生牛頓環(huán)的光波波長λ。鈉光燈譜線的波長為：用邁克爾遜干涉儀測激光波長1、光程：折射率與路程的乘積，2、分振幅干涉：波面的個不同部分作為發(fā)射次波的光源，次波本身分成兩部分，做不同的光程，重新疊加并發(fā)生干涉。3、等傾干涉公式推導(dǎo)：（如圖所示）次波分成兩部分，一部分直接反射從A點(diǎn)經(jīng)過透鏡到達(dá)S，另一部分透射到B點(diǎn)，再反射到C點(diǎn)經(jīng)過透鏡待到達(dá)S。兩部分光的程差為：因薄膜很薄，兩平面的夾角很小，和近似的相等而（）對于點(diǎn)光源s鏡經(jīng)和反射后所產(chǎn)生的干涉現(xiàn)象，等效于沿軸向分布的兩個點(diǎn)光源和所產(chǎn)生高的非定域干涉。當(dāng)觀察屏垂直于軸放置時，平上一呈現(xiàn)同心的同心紋。自和反射的兩光波的光程差為：雙縫干涉測光波長因為l＞＞d,l＞＞x當(dāng)兩列波的路程差為波長的整數(shù)倍，即dx/l=±kλ,（k=0,1,2…)時才會出現(xiàn)亮紋，亮條紋位置為：x=±kλ相鄰兩個明(或暗)條紋之間的距離:其中:λ---波長，d---兩個狹縫之間的距離，l---擋板與屏間的距離．用菲涅耳雙棱鏡測波長如圖5—8－1所示，將一塊平玻璃板的上表面加工成兩楔形，兩端與棱脊垂直，楔角較?。ㄒ话阈∮?度）。當(dāng)單色光源照射在雙棱鏡表面時，經(jīng)其折射后形成兩束好像由兩個光源發(fā)出的光，即兩列光波的頻率相同，傳播方向幾乎相同，相位差不隨時間變化，那么，在兩列光波相交的區(qū)域內(nèi)，光強(qiáng)的分布是不均勻的，滿足光的相干條件，稱這種棱鏡為雙棱鏡。菲涅兒利用圖5—8－2所示的裝置，獲得了雙光束的干涉現(xiàn)象。圖中雙棱鏡是一個分割波前的分束器。從單色光源發(fā)出的光波，經(jīng)透鏡會聚于狹縫，使成為具有較大亮度的線狀光源。當(dāng)狹縫發(fā)出的光波投射到雙棱鏡上時，經(jīng)折射后，其波前便被分割成兩部分，形成沿不同方向傳播的兩束相干柱波。通過雙棱鏡觀察這兩束光，就好像它們是由和發(fā)出的一樣，故在其相互交疊區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生干涉。如果狹縫的寬度較小，雙棱鏡的棱脊與光源平行，就能在白屏P上觀察到平行與狹縫的等間距干涉條紋。設(shè)代表兩虛光源和間的距離，為虛光源所在的平面（近視地在光源狹縫的平面內(nèi)）至觀察屏的距離，且，干涉條紋寬度為，則實(shí)驗所用光波波長可由下式確定（5—8—1）式表明，只要測出、和，便可計算出光波波長。通過使用簡單的米尺和測微目鏡，進(jìn)行毫米級的長度測量，推算出微米級的光波波長，所以，這是一種光波波長的絕對測量。由于干涉條紋寬度很小，必須使用測微目鏡進(jìn)行測量。兩虛光源間的距離，可用已知焦距為的會聚透鏡置于雙棱鏡與測微目鏡之間，由透鏡的兩次成像法求得，如圖5—8－3所示。只要使測微目鏡到狹縫的距離＞，前后移動透鏡，就可以在的兩個不同位置上從測微目鏡中看到兩虛光源和經(jīng)透鏡所的實(shí)