衍射光栅-zhangb.ppt

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1、华东理工大学理学院物理系（Physics Department ECUST）,2006年12月27日,衍 射 光 栅,华东理工大学物理实验中心,华东理工大学理学院物理系（Physics Department ECUST）,2006年12月27日,三棱镜光谱,华东理工大学理学院物理系（Physics Department ECUST）,2006年12月27日,实验目的,3测定光栅常量和汞原子光谱部分特征波长。,1.观察光的衍射现象，加深对光栅衍射原理的理解,2进一步熟悉分光计的调节和使用,华东理工大学理学院物理系（Physics Department ECUST）,2006年12月27日,实验原

2、理,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。,光栅常数:d=a+b通常为10-210-3mm,狭缝宽度,不透光刻痕宽度,华东理工大学理学院物理系（Physics Department ECUST）,2006年12月27日,光栅方程：,d,C,B,D,A,P,P0,光栅,透镜,时，有：,入射光线和衍射光线在同侧取正，异侧取负,华东理工大学理学院物理系（Physics Department ECUST）,2006年

3、12月27日,光栅光谱,如果入射光中包含两个十分接近的波长与，由于色散,它们各有一套窄而亮的主极大。,光栅的主极大满足光栅方程,波长相差越大、级次越高,则分得越开。,如果是复色光入射，同级的不同颜色的条纹按波长的顺序排列，称为光栅光谱。,华东理工大学理学院物理系（Physics Department ECUST）,2006年12月27日,光盘的凹槽形成一个衍射光栅，在白光下能观察到入射光被分离成彩色光谱。,华东理工大学理学院物理系（Physics Department ECUST）,2006年12月27日,光栅往往是大型光谱分析仪的核心元件（棱镜）,华东理工大学理学院物理系（Physics D

4、epartment ECUST）,2006年12月27日,汞灯光谱分布,光栅,中央明条纹K=0,一级明条纹K=-1,一级明条纹K=1,华东理工大学理学院物理系（Physics Department ECUST）,2006年12月27日,实验仪器调节,分光计的调整要求,粗调要求：望远镜、平行光管共轴，且与主轴垂直,望远镜的调节要求,平行光管调节要求,望远镜与分光计中心轴的调节要求,望远镜与平行光管等高共轴,望远镜聚焦于无穷远处,相互垂直,平行光,华东理工大学理学院物理系（Physics Department ECUST）,2006年12月27日,光 栅,实验仪器调节,光 栅放置,两者正交,如何调

5、整?如何判断?,华东理工大学理学院物理系（Physics Department ECUST）,中央明条纹,-1级条纹,1级条纹,绿,光栅,绿,平行光垂直光栅平面的判断,方法一:,方法二:,华东理工大学理学院物理系（Physics Department ECUST）,2006年12月27日,绿光,黄内,黄外,狭缝宽度的选择,实验要求,(2)求光栅常数d 和黄光和紫光谱线的波长,(1)测汞光谱线的衍射角：一级绿光（测六次）、黄光、紫光、二级黄光（测三次）,已知绿光谱线的波长=546.1nm，求光栅常数求紫光.两条黄光谱线的波长并与公认值比较.,T1:k=+1时,谱线方位T-1:k=-1时,谱线方位

6、,华东理工大学理学院物理系（Physics Department ECUST）,2006年12月27日,数据处理提示,华东理工大学理学院物理系（Physics Department ECUST）,2006年12月27日,实验注意事项,光栅是易损的光学元件，使用时要小心，不能用手触摸光栅面。,2.汞灯在使用过程中不能频繁启闭；汞灯光线很强，不要长时间直视。,华东理工大学理学院物理系（Physics Department ECUST）,2006年12月27日,思考与分析,光栅方程 成立的条件是什么?如何保证平行光垂直入射至光栅表面?如何减少由此引入的误差?为什么要测两倍衍射角?光栅常数d的标准误差

7、ud如何计算?观察光栅光谱，注意与三棱镜产生的光谱相比有何区别？从左到右移动望远镜，在整个过程中能看到几组完整的汞灯光谱？最大k为几？,分光计的调节步骤与衍射角测量,检查:平面镜的放置;读数盘的固定;绿色十字窗亮。2.粗调:目镜位置;望远镜和载物台的高低倾斜螺丝。3.望远镜聚焦:旋转目镜看清准线；前后移动目镜镜筒看清小十字像。4.望远镜光轴与分光计中心轴垂直：减半逐次逼近法5.平行光管聚焦:前后移动狭缝位置6.平行光管与望远镜等高共轴：狭缝转90，调平行光管高低倾斜螺丝至像与准线（中）重合。7.判断入射光垂直照射光栅平面：8.测定衍射角:一级绿光（测六次）、黄内外光、紫光（测三次）二级黄光（测三次）,