衍射光栅特性与光波波长的测量-课件【PPT讲稿】.ppt

衍射光栅特性与光波波长的测量一、基本知识及应用大量等宽、等间距、平行排列的狭缝即为衍射光栅。光线透过狭缝后会形成干涉。根据多缝衍射的原理,复色光通过衍射光栅后会形成按波长顺序排列的谱线,称为光栅光谱,所以光栅是一种重要的分光光学元件。在精确测量波长和对物质进行光谱分析中普遍使用的单色仪、摄谱仪就常用衍射光栅构成色散系统。基本知识衍射光栅是极其精密的光谱分光元件,它的刻槽密度可达 4800 槽/mm 。衍射光栅是各种光谱仪器的核心元件,广泛应用于石油化工、医药卫生、食品、生物、环保等国民经济和科学研究的各个领域中。如 VCD 、DVD 光头,各种激光器,特别是强激光核聚变,航空航天遥感成像光谱仪,同步辐射光束线等都需要各种特殊光栅。它已经成功地应用于多波段航空遥感成像光谱仪、天文望远镜、高精度光谱分析仪器。此外它还可以构成光栅干涉仪进行精密位移分辨测量。光栅的应用二、学习要点 1、掌握用衍射光栅精确测量光波波长的原理和方法。 2、进一步掌握分光计的调节、使用方法。三、测量原理 ab ?? sin d d 由光栅衍射公式??Kd? sin ),2,1,0(????K可知,已知光栅常数及衍射角和级次时,可利用上述求出光波波长 dK ??同理,已知光波波长及衍射角和级次时,可利用上述求出光栅常数 d K ??黄黄绿绿紫紫一级明条纹一级明条纹 1??K 1??K 中央明条纹 0?K 光栅实际的测量是对已知干涉级次衍射条纹的衍射角的精确测量。?利用分光计可观察到各级衍射条纹( 实际能观察到两级), 平行光(复色) 平行光管载物台望远镜)(4 1 1111????????φφφφθ用分光计可以测出各种单色光已知衍射级次的衍射角。实际测量的为±1级衍射角, 利用公式计算衍射角?根据衍射公式则可由已知量计算出待测量。根据波长及衍射角的变化关系可求出光栅的色散率, ?????D D实验中黄光有相差极小的衍射角,利用其变化关系计算色散率。四、实验装置及使用介绍望远镜光栅平行光管平行光管:复色光经过狭缝后经透镜作用变成平行光。光栅:复色光经过光栅衍射形成衍射(不同级次和波长其衍射角不同)。望远镜:将各级次的单色光会聚在一定角度上,用于观察衍射光。