光柵衍射_最終版1

1、4.104.10光柵的衍射光柵的衍射【實驗?zāi)康摹?1)進一步熟悉分光計的調(diào)整與使用(2)學(xué)習(xí)利用衍射光柵測定光波波長及光柵常數(shù)的原理和方法(3)加深理解光柵衍射公式及其成立條件。【實驗原理】衍射光柵簡稱光柵，是利用多縫衍射原理使光發(fā)生色散的一種光學(xué)元件。它實際上是一組數(shù)目極多、平行等距、緊密排列的等寬狹縫，通常分為透射光柵和平面反射光柵。透射光柵是用金剛石刻刀在平面玻璃上刻許多平行線制成的，被刻劃的線是光柵中不透光的間隙。而平面反射光柵

2、則是在磨光的硬質(zhì)合金上刻許多平行線。實驗室中通常使用的光柵是由上述原刻光柵復(fù)制而成的，一般每毫米約250~600條線。由于光柵衍射條紋狹窄細銳，分辨本領(lǐng)比棱鏡高，所以常用光柵作攝譜儀、單色儀等光學(xué)儀器的分光元件，用來測定譜線波長、研究光譜的結(jié)構(gòu)和強度等。另外，光柵還應(yīng)用于光學(xué)計量、光通信及信息處理。1測定光柵常數(shù)和光波波長測定光柵常數(shù)和光波波長光柵上的刻痕起著不透光的作用，當(dāng)一束單色光垂直照射在光柵上時，各狹縫的光線因衍射而向各方向傳播

3、，經(jīng)透鏡會聚相互產(chǎn)生干涉，并在透鏡的焦平面上形成一系列明暗條紋。如圖1所示，設(shè)光柵常數(shù)d=AB的光柵G，有一束平行光與光柵的法線成i角的方向，入射到光柵上產(chǎn)生衍射。從B點作BC垂直于入射光CA，再作BD垂直于衍射光AD，AD與光柵法線所成的夾角為?。如果在這方向上由于光振動的加強而在F處產(chǎn)生了一個明條紋，其光程差CAAD必等于波長的整數(shù)倍，即：??sinsindim????（1）式中，?為入射光的波長。當(dāng)入射光和衍射光都在光柵法線同側(cè)時

4、，（1）式括號內(nèi)取正號，在光柵法線兩側(cè)時，（1）式括號內(nèi)取負號。如果入射光垂直入射到光柵上，即i=0，則（1）式變成：（2）sinmdm???這里，m=0，1，2，3，…，m為衍射級次，?m第m級譜線的衍射角。?圖1光柵的衍射ABCGFi柵平面垂直于小平臺的兩個調(diào)水平螺釘?shù)倪B線。3水銀燈水銀燈1水銀燈譜線的波長水銀燈譜線的波長顏色紫綠黃紅404.7491.6577.0607.3407.8546.1579.1612.3波長nm410.86

5、23.4433.9690.7434.8435.82.水銀燈光譜圖汞燈的多級衍射光譜3.使用水銀燈注意事項l)水銀燈在使用中必須與扼流圈串接，不能直接接220V電源，否則要燒毀。2)水銀燈在使用過程中不要頻繁啟閉，否則會降低其壽命。3)水銀燈的紫外線很強，不可直視?！緦嶒瀮?nèi)容實驗內(nèi)容】(1)調(diào)整分光計和光柵以滿足測量要求。(2)在光線垂直入射的情形下，即i=0時，測定光柵常數(shù)和光波波長。①調(diào)整光柵平面與平行光管的光軸垂直。平行光垂直入射于