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1、全息光栅的制作(实验报告)完美版 (2009-10-1223:25:34)转载▼标签: 光栅 干片 发散镜 双缝 白屏 教育设计性试验看似可怕,但实际操作还是比较简单的~我的实验报告,仅供参考~ 实验报告封面 全息光栅的制作 一、 实验任务设计并制作全息光栅,并测出其光栅常数,要求所制作的光栅不少于每毫米100条。 二、 实验要求1、设计三种以上制作全息光栅的方法,并进行比较。2、设计制作全息光栅的完整步骤(包括拍摄和冲洗中的参数及
2、注意事项),拍摄出全息光栅。3、给出所制作的全息光栅的光栅常数值,进行不确定度计算、误差分析并做实验小结。 三、 实验的基本物理原理1、光栅产生的原理光栅也称衍射光栅,是利用多缝衍射原理使光发生色散(分解为光谱)的光学元件。它是一块刻有大量平行等宽、等距狭缝(刻线)的平面玻璃或金属片。光栅的狭缝数量很大,一般每毫米几十至几千条。单色平行光通过光栅每个缝的衍射和各缝间的干涉,形成暗条纹很宽、明条纹很细的图样,这些锐细而明亮的条纹称作谱线。谱线的位置随波长而异,当复色光通过光栅后,不同波长的谱线在不同的位置出现而形成光谱。光通过光栅
3、形成光谱是单缝衍射和多缝干涉的共同结果(如图1)。矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。 图12、测量光栅常数的方法:用测量显微镜测量;用分光计,根据光栅方程d·sin=k来测量;用衍射法测量。激光通过光栅衍射,在较远的屏上,测出零级和一级衍射光斑的间距△x及屏到光栅的距离L,则光栅常数d=L/△x。聞創沟燴鐺險爱氇谴净。 四、 实验的具体方案及比较1、洛埃镜改进法:基本物理原理:洛埃镜的特点是一部分直射光和另一部分反射镜的反射光进行干涉,如原
4、始光束是平行光,则可增加一全反镜,同样可做到一部分直射光和一部分镜面反射光进行干涉,从而制作全息光栅。残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。优点:这种方法省去了制造双缝的步骤。缺点:光源必须十分靠近平面镜。实验原理图: 图2 2、杨氏双缝干涉法:基本物理原理:S1,S2为完全相同的线光源,P是屏幕上任意一点,它与S1,S2连线的中垂线交点S'相距x,与S1,S2相距为rl、r2,双缝间距离为d,双缝到屏幕的距离为L。酽锕极額閉镇桧猪訣锥。因双缝间距d远小于缝到屏的距离L,P点处的光程差: 图3 δ=r2-r1=dsinθ=dtg
5、θ=dx/Lsinθ=tgθ这是因为θ角度很小的时候,可以近似认为相等。干涉明条纹的位置可由干涉极大条件δ=kλ得:x=(L/d)kλ,干涉暗条纹位置可由干涉极小条件δ=(k+1/2)λ得:x=(D/d)(k+1/2)λ明条纹之间、暗条纹之间距都是Δx=λ(D/d)因此干涉条纹是等距离分布的。而且注意上面的公式都有波长参数在里面,波长越长,相差越大。条纹形状:为一组与狭缝平行、等间隔的直线(干涉条纹特点)d=L/△x优点:使用激光光源相干条件很容易满足。缺点:所需的实验仪器较复杂,不易得到。实验原理图: 图4 3、马
6、赫—曾德干涉仪法:基本物理原理:只要调节光路中的一面分光镜的方位角,就可以改变透射光和反射光的夹角,从而改变干涉条纹的间距。彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑。优点:这种方法对光路的精确度要求不高,实验效果不错,易于学生操作。缺点:这种方法对光路的精确度要求不高,实验可能不够精确。实验原理图: 图5 五、 仪器的选择与配套综合考虑各方面条件,本次试验采用马赫—曾德干涉仪法,所需的实验仪器有He-Ne激光发射器1架、发散镜1面、凸透镜1面、半反半
7、透镜2面、全反镜2面和白屏、光阑各一、拍摄光栅用的干片若干、架子。謀荞抟箧飆鐸怼类蒋薔。 六、 实验步骤(一)制作全息光栅1.打开He-Ne激光发射器,利用白屏使激光束平行于水平面。2.调节发散镜和激光发射器的距离使激光发散。3.调节凸透镜和发散镜的距离使之等于凸透镜的焦距,得到平行光。4.调节2面半反半透镜和2面全反镜的位置和高度,使它们摆成一个平行四边形(如图5)。5.调节半反半透镜和全反镜上的微调旋钮,使得到的2个光斑等高,且间距为4-6cm。6.测出实验中光路的光程差△l。(在实验中我们测得的光路的光程差△l=1.5cm
8、)(二)拍摄全息光栅1.挡住激光束,把干片放在架子上,让激光束照射在干片上1-2秒,挡住激光束,把干片取下带到暗房中。2.把干片泡在显影液中适当的时间(时间长度由显
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