衍射光栅1.ppt

1、衍射光栅,(汞光谱波长测量),华东理工大学物理实验教研组,华东理工大学物理实验教研室,一、实验原理,1.衍射光栅和光栅方程,衍射光栅:,光栅是具有空间周期性结构的用于分光的光学元件。 光栅分为透射光栅和反射光栅，若从形状上可分为 平面光栅和凹面光栅，按制作方法又可分为原制光 栅、复制光栅和全息光栅。平面透射光栅是由大量 等宽、等距、排列紧密的平行狭缝构成。,华东理工大学物理实验教研室,衍射光栅和光栅常数,光栅是由大量相互平行、等宽、等间距的狭缝（或刻痕）构成。,光栅常数： d = a + b a为狭缝宽度；b为狭缝间距。,华东理工大学物理实验教研室,光栅,透明,a,b,光栅结构示意图,光栅常数

2、:,设平面透射光栅的缝宽为a，相邻两缝间不透光部分 的宽度为b，d = a + b称为光栅常数。,华东理工大学物理实验教研室,光栅方程、光栅光谱,当一束平行单色光（波长为）垂直入射到光栅平面时光波将发生衍射，凡衍射角满足光栅方程： dsin = k， （ k = 0，1，2 .） 的光波衍射后经透镜会聚得到加强，在焦平面上形成分隔得较远的一系列对称分布的明条纹。（k为明条纹级数）,如果入射光波中包含有几种不同波长的复色光，则经光栅衍射后同一级（k）中不同波长光波的明条纹将按一定次序排列，形成彩色谱线，称为该入射光源的衍射光谱。,华东理工大学物理实验教研室,低压汞灯的四条特征谱线,（图-2）为低

3、压汞灯的第一级衍射光谱。它每一级光谱中有四条特征谱线： 紫色: 紫 = 435.8 nm 绿色: 绿 = 546.1 nm 黄色内: 黄内= 577.0 nm 黄色外: 黄外= 579.1 nm,华东理工大学物理实验教研室,二、实验内容,2用平面透射光栅测定未知光波波长,1. 测量平面透射光栅常数；,华东理工大学物理实验教研室,三、仪器调整,分光计的调整要求：,（1）粗调要求： 望远镜、平行光管共轴，且与主轴垂直,（2）望远镜的调节要求 调节目镜：叉丝清晰 调节载物台底角螺钉B1、B3：使平面玻璃反射的十字像清晰且与上叉丝重合,（3）平行光管调节要求：发出平行光。,华东理工大学物理实验教研室,

4、光栅替换反射镜,华东理工大学物理实验教研室,（4）光栅刻痕与狭缝平行。调节狭缝位置使缝像清晰，再观察左右衍射谱线，调节B2使其等高，调节缝宽使两黄光谱线清晰。,华东理工大学物理实验教研室,读数方法再提示,华东理工大学物理实验教研室,数据表格 (1),绿光谱线,华东理工大学物理实验教研室,测量数据表格（2）,华东理工大学物理实验教研室,四、数据处理,华东理工大学物理实验教研室,2.计算光栅常数: 以已知绿光谱线波长（绿）及其衍射角计算光栅常数。,3.以求得的光栅常数d及测得的各谱线的衍射角,分别计算各色光的波长。 黄光与紫光求平均值，算出相对误差。,华东理工大学物理实验教研室,（5）注意三个问题：,缝宽问题,缝宽调节螺丝,华东理工大学物理实验教研室,如何保证正入射？（最关键的问题）,先将望远镜的叉丝对准零级谱线的中心，从刻度盘读出入射光的方位，再测出在零级谱线左右两侧一对对应