實(shí)驗(yàn)4-12衍射光柵ppt課件

1、一一. .基本原理基本原理二二. .實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)內(nèi)容三三. .實(shí)驗(yàn)儀器及元件實(shí)驗(yàn)儀器及元件四四. .本卷須知本卷須知五五. .實(shí)驗(yàn)常見問題及處理實(shí)驗(yàn)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(xué)，還廣泛用于計(jì)量、光通信、僅用于光譜學(xué)，還廣泛用于計(jì)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(shí)驗(yàn)使用的是透射型振幅光柵，它相柵，本實(shí)驗(yàn)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、等間距的平行排當(dāng)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(dāng)一束波長為如上圖，當(dāng)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(gè)方向傳播，經(jīng)透鏡向各個(gè)方向傳播，經(jīng)透鏡L會(huì)聚后，在透鏡第二角平面上形成一組亮條紋。會(huì)聚后，在透鏡第二角平面上形成一組亮條紋。各級(jí)亮條紋產(chǎn)生的條件是：各級(jí)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(jí)

3、次，級(jí)次， 為波長。括號(hào)中的正號(hào)表示入射光和衍射光在法線的同側(cè)，而負(fù)為波長。括號(hào)中的正號(hào)表示入射光和衍射光在法線的同側(cè)，而負(fù)號(hào)表示在發(fā)現(xiàn)兩側(cè)。號(hào)表示在發(fā)現(xiàn)兩側(cè)。 需要補(bǔ)充： (1)如果入射光不是單色光，則除k=0外，其余各級(jí)譜線將按波長的次序依次排開。 (2)當(dāng)平行光垂直入射時(shí)，i=0，光柵方程簡(jiǎn)化為, 2, 1, 0sinkkd這時(shí)在這時(shí)在=0=0的方向上可以觀察到中央譜線極強(qiáng)稱為零級(jí)譜線），其它級(jí)的方向上可以觀察到中央譜線極強(qiáng)稱為零級(jí)譜線），其它級(jí)次的譜線則對(duì)稱地分布在零級(jí)譜線的兩側(cè)。次的譜線則對(duì)稱地分布在零級(jí)譜線的兩側(cè)。 在本實(shí)驗(yàn)中，所用的光源為汞燈，其衍射譜線如下圖在本實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1.1.調(diào)節(jié)分光計(jì)至可以測(cè)量的狀態(tài)。調(diào)節(jié)分光計(jì)至可以測(cè)量的狀態(tài)。2.2.將光柵放置在載物臺(tái)上，調(diào)節(jié)使平行光管垂將光柵放置在載物臺(tái)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(jí)左右兩邊的譜線等級(jí)左右兩邊的譜線等高。高。3.3.測(cè)量汞燈光譜線中的綠光測(cè)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(jí)、級(jí)、0 0級(jí)和級(jí)和+1+1級(jí)的位置測(cè)量級(jí)的位置測(cè)量3 3次）。次）。數(shù)據(jù)測(cè)量要求：測(cè)量三次，每次數(shù)據(jù)為一個(gè)表格0 0

5、級(jí)讀數(shù)級(jí)讀數(shù)+1+1級(jí)讀數(shù)級(jí)讀數(shù)-1-1級(jí)讀數(shù)級(jí)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(xí)題為課后習(xí)題為1 1、3 3兩兩題題高壓汞燈透射光柵分光計(jì)1.1.分光計(jì)是較精密的光學(xué)儀器，要加倍愛護(hù)，不分光計(jì)是較精密的光學(xué)儀器，要加倍愛護(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。隨意擰動(dòng)狹縫。2.2.光柵是精密光學(xué)器件，嚴(yán)禁用手觸摸刻痕，注光柵是精密光學(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。意輕拿輕放，以免弄臟或損壞。3.3.在

6、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。是否鎖緊，若未鎖緊，取得的數(shù)據(jù)會(huì)不可靠。4.4.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。便提高工作效率和測(cè)量準(zhǔn)確度。5.5.在游標(biāo)讀數(shù)過程中，由于望遠(yuǎn)鏡可能位于任何在游標(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(dòng)過程中是否過了刻方位，故應(yīng)注意望遠(yuǎn)鏡轉(zhuǎn)動(dòng)過程中是否過了刻度的零點(diǎn)。度的零點(diǎn)。 1.1.實(shí)驗(yàn)中觀察到的衍射條紋沒有與叉絲豎線平行就實(shí)驗(yàn)中觀察到的衍射條紋沒有與叉絲豎線平行就開始測(cè)量，這是記錄的數(shù)據(jù)顯然是由誤差的。調(diào)開始測(cè)量，這是記錄的數(shù)據(jù)顯然是由誤差的。調(diào)節(jié)載物臺(tái)的螺絲，使衍射條紋與叉絲豎線平行在節(jié)載物臺(tái)的螺絲，使衍射條紋與叉絲豎線平行在測(cè)量。測(cè)量。2.2.實(shí)驗(yàn)中所用的光柵能夠?qū)⑺獪y(cè)量的黃實(shí)驗(yàn)中所用的光柵能夠?qū)⑺獪y(cè)量的黃1 1和黃和黃2 2分分開，然而在實(shí)驗(yàn)中有些實(shí)驗(yàn)者調(diào)出的衍射條紋中開，然而在實(shí)驗(yàn)中有些實(shí)驗(yàn)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(yuǎn)鏡的焦平面上聚焦