文档介绍：实验6 用透射光栅测光波波长
光的衍射现象是光波动性质的一个重要表征。在近代光学技术中,如光谱分析、晶体分析、光信息处理等领域,光的衍射已成为一种重要的研究手段和方法。衍射光栅是利用光的衍射现象制成的一种重要的分光元件。光栅相当于一组数目众多的等宽、等距和平行排列的狭缝。光栅分应用透射光工作的透射光栅和应用反射光工作的反射光栅两种,本实验用的是透射光栅。
利用光栅分光制成的单色仪和光谱仪已被广泛应用,它不仅用于光谱学,还广泛用于计量、光通信、信息处理、光应变传感器等方面。所以,研究衍射现象及其规律,在理论和实践上都有重要意义。
预习要点
1、什么是光栅?它的作用是什么?
2、光栅光谱有什么特点?
3、分光计的作用是什么?如何调节?什么是渐近法?
4、分光计的读数原理。设两个游标的原因。
实验目的
;学会分光计的调节和使用方法。
。
。
实验仪器
分光计,平面光栅,汞灯。
实验原理
1
光栅相当于一组数目众多的等宽、等距和平行排列的狭缝,被广泛用在单色仪、摄谱仪等光学仪器中。光栅分应
用透射光工作的透射光栅和
应用反射光工作的反射光栅
两种,本实验用的是透射光
栅。
如图1所示,自透镜L1
射出的平行光垂直地照射在
光栅G上。透镜L2将与光栅
法线成θ角的衍射光会聚于
其第二焦平面上的Pθ点。由
光栅方程得知,产生衍射亮条纹的条件为
(=1,2,…,n) (1)
式中角是衍射角,是光波波长,是光谱级数,d是光栅常数,因为衍射亮条纹实际上是光源狭缝的衍射象,是一条锐细的亮线,所以又称为光谱线。
当k=0时,任何波长的光均满足(1)式,亦即在的方向上,各种波长的光谱线重叠在一起,形成明亮的零级光谱,对于的其它数值,不同波长的光谱线出现在不同的方向上(的值不同),而与的正负两组相对应的两组光谱,则对称地分布在零级光谱的两侧。若光栅常数已知,在实验中测定了某谱线的衍射角和对应的光谱级,则可由(1)式求出该谱线的波长;反之,如果波长是已知的,则可求出光栅常数。
仪器介绍
分光计是一种常用的光学仪器,实际上就是一种精密的测角仪。在几何光学实验中,主要用来测定棱镜角、衍射角等等,而在物理光学实验中,加上分光元件(棱镜、光栅)即可作为分光仪器,用来观察光谱,测量光谱线的波长等等。
一、分光计的结构
分光计主要由底座、望远镜、平行光管、载物平台和刻度园盘等几部分组成,每部分均有特定的调节螺钉,图2为JJY型分光计的结构外型图
分光计底座的中央固定着中心轴,刻度盘和游标内盘套在中心轴上,可以绕中心轴
旋转。
转动望远镜位置时,都要先松开止动用螺钉;微调望远镜位置时要先拧紧止动螺钉。
载物平台是一个用以放置棱镜、光栅等光学元件的圆形平台,套在游标内盘上,可以绕通过平台中心的铅直轴转动和升降。平台下有三个调节螺钉,可以改变平台台面与铅直轴的倾斜度。
望远镜止动螺丝
调望远镜倾斜螺丝
图2
望远镜微调螺丝
望远镜锁紧螺丝
狭缝装置锁紧螺丝
图3
二、读数原理
望远镜和载物平台的相对方位可由刻度
盘上的读数确定。主刻度盘上有0o—360o的
图4
圆刻度,