衍射光栅常数与光波长的测量.ppt

衍射光栅常数与光波波长的测量
一、 实验目的
光栅是一种重要的光学元件，在光谱分析、计量、光通信等领域应用比较广泛，按光路情况，光栅分为透射式和反射式。本实验研究的是透射光栅，即由一组数目很多、等间距紧密平行排列的狭缝组成。
1、了解光栅的主要特性及其应用；
2、 进一步掌握分光计的调整和应用；
3、观察光栅衍射现象，学会测量光栅常数，用光栅测光波的波长。
整理课件
1
***灯
平面镜
光栅
分光计
二、实验装置
分光计，透射光栅，***灯。
整理课件
2
三、实验原理
1、光栅分光原理
光栅透光部分宽为a，不透光部分宽为b，d=a+b称为光栅常数。
波长为λ的单色平行光垂直照射光栅时，出射角θ满足如下光栅方程时，得到衍射主极大。
光栅常数d，波长λ以及衍射角θ三个量，已知其中两个，则第三个可由光栅方程求得。
整理课件
3
本实验用分光计的准直管获得平行光，垂直照射光栅后的衍射图样通过望远镜的物镜聚焦到分划板上，进行观察和读数。
使用复色光源时，由光栅方程，各衍射级次中不同波长成分的衍射角θ不同，从而获得分光。
-2 -1 0 +1 +2
本实验采用低压***灯能发出四种不同波长的光：紫光波长紫=4358A0，绿光波长绿=5461A0，黄光波长黄1=5770A0，黄光波长黄2=5791A0
整理课件
4
绿+1级
绿
-1级
黄1
+1
级
黄2
+1
级
黄2
-1
级
黄1
-1
级
本实验通过测量绿光（波长已知）的衍射角可计算出光栅常数d，再通过测量紫光、双黄线的衍射角，可计算出紫光和两种黄光的波长。
整理课件
5
2、谱线半角宽度
条纹细
特别注意：k级主极大左是kN-1，右kN+1级极小！
整理课件
6
中心角距离
半角宽
瑞利判据
恰好可分辨
不可分辨
可分辨
光栅的 分辨本领
3、光栅的分辨本领
两条谱线(两个主极大)的角间距
谱线本身的半角宽
光栅的分辨本领与谱线的级次和光栅的缝数成正比。当要求在某一级次的谱线上提高光栅的分辨本领时，必须增大光栅的总缝数。这就是光栅之所以要刻上上万条甚至几十万条刻痕的原因.
整理课件
7
Ⅰ、调节分光计
平行光管产生平行光（平行光管的狭缝位于其物镜焦平面上），且光轴与仪器主轴垂直。
望远镜能接受平行光（分划板位于物镜焦平面上），且光轴与仪器主轴垂直。
载物台平面与仪器主轴垂直。
四、实验内容及要求
整理课件
8
Ⅱ、调节光栅
望远镜及平行光管均与光栅平面垂直（三线合一）。
望远镜对准平行光管，光栅放置于载
物台上，转动内盘和望远镜，使零级主极大、反射绿叉丝像均与分划板垂线重合，然后锁紧内盘。
B1
B3
B2
整理课件
9
光栅刻线与仪器主轴平行。
转动望远镜，观察± 1级、 ±2级各级衍射主极大，看它们是否等高。若不等高，调节B3螺钉使它们等高。
注意，测量之前务必把望远镜与外刻度盘固定在一起。
整理课件
10