1 / 13

重庆大学物理实验中心

光栅衍射. 重庆大学物理实验中心. 实验背景. 衍射光栅 是根据多缝衍射原理制成的一种光学元件，它是由大量等宽、等间距的平行狭缝所组成。和棱镜一样，光栅是一种分光元件。由于光栅衍射条纹狭窄细锐，分辨本领非常高，所以常用光栅作光谱仪的色散元件。光栅衍射原理是晶体 X 射线结构分析和近代频谱分析与光学信息处理的基础，以衍射光栅为色散元件组成的摄谱仪和单色仪也是物质光谱分析的基本仪器之一。. 实验目的. 1 ． 观察光栅的衍射现象，了解衍射光栅 的主要特性 ；. 2 ． 进一步熟悉分光计的调整和使用方 法 ；. 3 ． 学习利用衍射光栅测定光波波长及光栅常

justin-clark
Download Presentation

重庆大学物理实验中心

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. 光栅衍射 重庆大学物理实验中心

  2. 实验背景 衍射光栅是根据多缝衍射原理制成的一种光学元件，它是由大量等宽、等间距的平行狭缝所组成。和棱镜一样，光栅是一种分光元件。由于光栅衍射条纹狭窄细锐，分辨本领非常高，所以常用光栅作光谱仪的色散元件。光栅衍射原理是晶体X射线结构分析和近代频谱分析与光学信息处理的基础，以衍射光栅为色散元件组成的摄谱仪和单色仪也是物质光谱分析的基本仪器之一。

  3. 实验目的 1．观察光栅的衍射现象，了解衍射光栅 的主要特性； 2．进一步熟悉分光计的调整和使用方 法； 3．学习利用衍射光栅测定光波波长及光栅常 数、色散率的原理和方法；

  4. 一、光栅 实验原理 大量等宽等间距平行狭缝(或反射面)构成的光学元件。 衍射光栅 (透射光栅) 反射光栅(闪耀光栅)  光栅制作 • 机制光栅：在玻璃片上刻划出一系列平行等距的划痕,刻过的地方不透光，未刻地方透光。 • 全息光栅：通过全息照相，将激光产生的干涉条纹在干板上曝光，经显影定影制成全息光栅。 通常在 1 cm内刻有成千上万条透光狭缝。

  5. 透光缝宽度a 不透光缝宽度b 光栅常数: 光栅常数与光栅单位长度的刻痕数N的关系

  6. 二、光栅衍射 • 根据波动光学理论，当单色平行光垂直照射在光栅面上时，将产生夫琅和费衍射现象，如图所示。产生明条纹的条件为 dsink =kλk= 0, ± 1, ± 2,…… 其中d是光栅常数，k为第k级衍射角， 为入射光波长，k给出了该明纹的级次。 如果用会聚透镜将衍射后的平行光会聚起来,透镜后焦面上将出现一系列亮线----谱线.在=0的方向上可以观察到零级谱线,其他级数的谱线对称分布在零级两侧.

  7. 注：如果已知光栅常数d，用分光计测出k级谱线对应的衍射角k，则可求出该谱线对应的入射光波长;若已知入射光的波长,则反过来可求光栅常数。注：如果已知光栅常数d，用分光计测出k级谱线对应的衍射角k，则可求出该谱线对应的入射光波长;若已知入射光的波长,则反过来可求光栅常数。

  8. 实验仪器 1、分光计一台（如图）。 2、待测波长光源(钠光灯) 一 个。 3、光栅常数已知 d=1/100mm) 未知的光 栅各一块.

  9. 物镜调焦 紧固螺钉 调焦 紧固螺钉 平行光管调焦 目镜调焦 物镜调焦 度盘 平行光管 倾斜调节 望远镜 倾斜调节 载物台游标 盘紧固 望远镜紧固 望远镜 水平微动 载物台调节 游标 (共二个) 望远镜和度盘之间紧固 (此螺钉轴对称处)

  10. 实验内容 1.分光计调节 2.光栅方位调节 3.测量一、二级谱线对应的衍射角 4.用直尺测光栅的有效长度L

  11. 5．利用绿光的一级衍射角和波长值(546.1nm)计算光栅常数；利用测得的光栅常数和黄光1、黄光2、紫光的一级衍射角计算这些谱线的波长；计算光栅的分辨本领；计算紫光(435.8nm)、绿光、和黄光三种波长的角色散率。5．利用绿光的一级衍射角和波长值(546.1nm)计算光栅常数；利用测得的光栅常数和黄光1、黄光2、紫光的一级衍射角计算这些谱线的波长；计算光栅的分辨本领；计算紫光(435.8nm)、绿光、和黄光三种波长的角色散率。

  12. 30´ 50˚ 00´ + 14´ 50˚ 14´ α-2 α´2 15´ 51˚ 0´ 50˚ β-2 β´2 +2 -2 -1 +1 θ2=½[½∣α´2-α-2∣ +½∣β´2-β-2∣] θ2 θ2 0

  13. 思考题 • 衍射光栅的光谱是不是正比光栅。与棱镜光谱相比，光栅光谱有什么特点 。 • 如果光栅面与仪器主轴平行，刻痕与转轴不平行，那么整个光栅有什么异常。对测量有无影响 。 • 测光栅常数的前提是什么。实验时是否满足 。 • 解释为什么 (即望远镜、光栅法线及狭缝在一直线上)时，观察不到光谱 。

More Related