实验：一维平面反射光栅衍射测量激光波长-实验报告.docx

实验:一维平面反射光栅衍射测量激光波长

.观察光栅衍射现象。
.利用一维平面反射光栅衍射测量激光波长。

光栅衍射：
光栅：屏函数是空间的周期函数的衍射屏，即具有周期性结构的衍射屏。一般常用的刻
划光实验:一维平面反射光栅衍射测量激光波长

.观察光栅衍射现象。
.利用一维平面反射光栅衍射测量激光波长。

光栅衍射：
光栅：屏函数是空间的周期函数的衍射屏，即具有周期性结构的衍射屏。一般常用的刻
划光栅是在玻璃片上刻出大量平行刻痕制成，刻痕为不透光部分，两刻痕之间的光滑部分
可以透光，相当于一狭缝。精制的光栅，在1cm宽度内刻有几千条乃至上万条刻痕。
透射光栅：利用透射光衍射
反射光栅：利用反射光衍射。比如，在镀有金属层的表面上刻出许多平行刻痕，两刻痕间的
光滑金属面可以反射光。直尺表面刻痕可看作“一维平面反射光栅”
平面反射光栅衍射：
激光笔输出光以大角度斜入射到镜面（如家中光滑桌面）时，反射光在观察屏（如墙面）
上形成一个光斑。
激光笔输出光以大角度斜入 射到平面反射光栅表面 （如直尺），在观察屏（墙面）上会看到一 排规则排列的衍射光斑。
激光笔输出光以大角度斜入射到直尺表面刻度线形成的一维平面反射光栅时，直尺表面A
位置和 B位置的光到达观察屏C位置时的光程差可以写作：= OBC- OAC=d
（c0s k —cos ）,
由光栅衍射原理可知， 当光程差为零或者为入射光波长的整数倍时，即 =k （k= 0,1,
2,3,...） 时，观察屏上就会出现亮斑。
= OBC- OAC=d（cos k-cos ） =d （ 1―L2——— r-L2——）,d 是直尺表面刻度线
'k2222
<2 hk. Li hi
形成的反射光栅常数（通常为mm或者1 mm） h1是激光笔出光口到直尺表面的垂直距离，L1
是激光笔出光口到直尺表面光斑中心的水平距离，hk是观察屏上衍射斑到直尺表面的垂直
距离，是L 2观察屏到直尺表面光斑中心的水平距离。上述物理量在实验上都是容易测量得
（最好是发红光）；
. 一把最小分度值为或1mmiW尺（或塑料尺）作为“一维平面反射光栅”；
.墙面作为观察屏（与直尺表面的垂直距离大于1 m）;
.另一把直尺，用于测量 h1和hk；
. 一把卷尺，用于测量 L1和L2 ;
实验步骤：
.搭建并调节实验光路：初始时，激光笔输出光垂直于观察屏（墙面） ；然后将激光笔出光 口稍微向下倾斜，大角度入射到直尺 。刻线所在边缘，根据观察到的衍射斑调整光路，保证
衍射斑沿竖直方向分布。
.分别观测并拍摄直尺表面分度值为或 1mm「选一即可）的刻度线（相当于平面反射光栅 常数d分别为 或1mm反射光形成的衍射斑阵列， 测量0, ±1, ±2级衍射斑中心位置距离桌
面（直尺表面）的垂直距离及相关物理量h1、hk、L1、L2（各物理量均单次测量即可）。
注意事项：禁用大功率激光笔！！实验中禁止将激光聚焦！ ！
做好激光防护，既要保护自己，也要避免误伤他人！
严禁用眼睛直视激光束，以免造成视网膜损伤。
近距离长时间观察激光光束及其散射光，会使眼睛感到疲惫。
观察屏平面垂直于桌面和直尺表面