全息平面光栅的制作及其参数测定.doc

全息平面光栅的制作及其参数测定
实验目的
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掌握空间频率较低的全息平面光栅的制作方法。
2．学会在全息台上光学元件的共轴调节技术、扩束与准直的基本方法，熟练地获得和检验平行光。
用几何光学和物理光学方法测定全息光栅的光栅常数。
仪器及用具
光学平台（全息台），He---Ne激光器，定时器，快门，50%分束镜，平面镜，全息干板，像屏，底片夹，透镜，显定影用具，读数显微镜等。
实验原理
全息光栅是用全息照相的方法制作的一种分光元件。与用普通方法制作的刻划光栅和复制光栅相比，全息光栅没有周期性误差，杂散光少，分辨率和衍射效率高，制作的环境条件要求较低，因而其应用越来越广泛。
两列同频率的相干平面光波以一定夹角相交时，在两光束重叠区域将产生干涉现象。如图1（a）所示，在z=0的xy平面（该平面垂直于纸面）上将接收到一组平行于y轴的明暗相间的直条纹，其光强分布和条纹间距分别为
（1）
（2）
式中：、分别为两束相干光与（x y）平面的法线夹角，为两束光的会聚角。当两束光对称入射即时，有
(a) (b)
图1
（3）
令为干涉条纹的空间频率，则
（4）
如果在处平行于平面放置一块全息干板（图1 b），则经曝光、显影、定影等处理后，即可获得一张全息光栅。当空间频率比较小时，称之为低频全息光栅。
四、 实验光路
本实验采用马赫—曾特尔干涉仪光路，如图2所示。它主要是有两块50%的分束器、和两块全反射镜、组成。四个反射面互相平行，中心
图2
光路构成一个平行四边形。扩束镜和准直透镜共焦以后产生平行光，平行光射到上分成两束，这两束光经、反射后在上相遇发生干涉，在后面的观察屏上可观察到干涉条纹。如果条纹太细可用读数显微镜来观察。
五、 光路调节
平行光的产生和检验
平行光由扩束镜和准直镜产生，、两者构成一个倒装望远镜，其作用一是扩束，二是压缩激光的发散角。
扩束镜的调节。让激光细束通过屏上小孔，屏后适当的位置上放置有十字刻度尺的白屏，调节白屏位置使激光束射到十字刻度的中心点上。扩束镜置于孔屏和白屏之间适当位置，调节扩束镜的各微调旋钮，使扩束镜反射回来的自准直像点刚好进入孔屏小孔，而扩束后的光斑成为一个以白屏中心点为中心的平滑高斯型光斑。
准直镜的调节。在调好的扩束镜后放入准直镜，准直镜距扩束镜的距离约为二者焦距之和。然后用平行平晶调整出射平行光到最佳状态。具体采用剪切法检查光