衍射光栅-钟2012.ppt

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1、华东理工大学理学院物理系（PhysicsDepartmentECUST）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（PhysicsDepartmentECUST）2006年12月27日三棱镜光谱华东理工大学理学院物理系（PhysicsDepartmentECUST）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（PhysicsDepartmentECUST）2006年12月27日实验原理衍射

2、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10-2~10-3mm光栅透明不透明abd狭缝宽度不透光刻痕宽度华东理工大学理学院物理系（PhysicsDepartmentECUST）2006年12月27日光栅方程：dCBDAPP0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（PhysicsDepartmentECUST）2

3、006年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（PhysicsDepartmentECUST）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绿黄黄绿一级明条纹K=1华东理工大学理学院物理系（PhysicsDepartmentECUST）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

4、成彩色光谱。华东理工大学理学院物理系（PhysicsDepartmentECUST）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（PhysicsDepartmentECUST）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（PhysicsDepartmentECUST）2006年12月27日光栅实验仪器调节B1B2B3光

5、栅光栅放置两者正交如何调整?如何判断?华东理工大学理学院物理系（PhysicsDepartmentECUST）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（PhysicsDepartmentECUST）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λ(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λ=546.1nm，求光栅常数求紫光.两条黄光谱线的波长λ并与公认值比较.T1:k=+1时,谱线方位T-1:

6、k=-1时,谱线方位黄内黄外黄内黄外0-1级+1级华东理工大学理学院物理系（PhysicsDepartmentECUST）2006年12月27日数据处理提示华东理工大学理学院物理系（PhysicsDepartmentECUST）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（PhysicsDepartmentECUST）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

7、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

8、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