衍射光栅实验论文

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1、衍射光栅实验论文姓名：容伟班级：08电光系通信一班学号：080404144完成时间：2010.1.3衍射光栅南京理工大学紫金学院容伟邮政编码210046摘要：了解实验基本原理，利用分光计测量衍射光栅常数和光波的波长。Abstract:Tounderstandthebasicprinciplesofexperimentsusingthespectrometermeasurementofdiffractiongratingconstantandthewavelengthoflightwaves.关键词：光栅常数，衍射角，光程差，分辨本领，角色散度。Keyw

2、ords:gratingconstant,diffractionangle,opticalpathdifference,andanalyticskills,theroleofdivergence.引言：衍射光栅由大量相互平行，等宽，等间距的狭缝组成，它利用多缝衍射原理使光波发生色散。由于它具有较大的色散率和较高的分辨本领，已经被广泛的用于各种光谱仪中。Introduction:diffractiongratingbyalargenumberofmutualparallel,width,etc.oftheslitspacingofthecompositi

3、on,whichusesmulti-slitdiffractiontheorytolightwavesdispersionoccurs.Becauseofitslargedispersionrateandahighresolvingpower,hasbeenwidelyusedinvariousSpectrometer.1.实验原理：（1）光栅为一组数目极多的等宽、等距和平行排列的狭缝，当一束平行单色光垂直射到光栅平面，透过每一狭缝的光都要产生衍射，如图所示。经透镜L2会聚后相互干涉，在透镜的焦平面上形成一系列间距不同的明条纹。根据衍射理论，光栅明条纹

4、的位置由下式决定：式中d=a+b称为光栅常数（a为缝宽，b为不透光间隔），为入射光波长，k为明条纹级数，是k级明条纹的衍射角。如果入射光不是单色光，经过光栅后，复色光被分解，会形成光栅光谱。dsin=kλ（k=….-3,-2,-1,0,1,2,3,…….）如果将被复色光照明的狭缝于透镜物方焦面上，经透镜形成的平行光垂直射在光栅上，光栅刻痕和狭缝平行，再用一正透镜将衍射后的平行光会聚在方焦面上，就得到各波长，各个次级的亮线，称为光栅光谱。当k=0时，对于焦面上，任何波长都在这里形成零级主极大，所以没有色散。对于其他同一个k级，不同波长的主极大将有不同的衍

5、射角，因此在焦面上将出现对称于主极大，以及由近及远，从波短向波长排列的各级彩色谱线。用分光计测量某一级已知波长的衍射角，在根据公式求出d，而后由已知的d算出λ。（2）两个重要参数分辨本领R：依照瑞利的分辨判据，即波长λ的k级主极大刚好和λ-R=λ/*λ的k级主极大外侧第一个零光点相重合，则λ和λ-*λ两条谱线恰好可分辨，定义R=λ/*λ,可以推出光栅本领的表达式R=λ/*λ=kN，实际使用的光栅总刻痕数N，光谱级数k越大，分辨本领R越大，可分辨的*λ就越小。角色散率D：定义角色散率D为同意级次中两谱线主极大衍射角之差*和波长差*λ的比，D=*/*λ=k

6、/dcosλ,角色散率描述了分光元件将光谱分散开的能力大小，光栅常数越小，光栅越密，散开光谱能力越强。若光谱的波长范围不大，则cosλ可近似看成常数，则角色散率可看成常数，所以我们称光栅光谱为正比光谱。2、实验步骤：打开高压汞灯，使其达到正常的发光强度，通常需要10到15分钟。调节分光计到使用状态正确放置光栅，放置时注意，入射光要垂直射到光栅上，左右光谱线要一样高，谱线宽窄要合适，严禁触碰光学表面，光栅要轻拿轻放已知绿谱线波长为546.07nm，测量绿谱线衍射角，测出光栅常数d，注意读数时使用双游标测量蓝谱线的衍射角，并根据前面测出的d，测出蓝谱线波长

7、3、实验结论：（1）.由一组相互平行，等宽、等间隔的狭缝构成的光学器件称为光栅。（2.）光栅上每个宽度b和相邻两缝之间不透光部分的宽度b’之和d=b+b’称为光栅常量。光栅常量代表相邻两缝对应点之间的距离，是代表光栅性能的重要参数。（3）.通常每厘米上的刻痕数有几干条，甚至达几万条。参考文献：《现代物理知识》马湘东;三维空间单缝衍射、光栅衍射、双缝干涉和N缝干涉实验研究[D];太原理工大学;2005年夫琅和费衍射，瑞利判据