文档介绍：实验名称: 实验名称: 光栅衍射法测定光波长光栅衍射法测定光波长实验目的: 实验目的: 1. 。熟悉分光计的调节。 2. 。理解光栅衍射现象。 3. 。学****用光栅衍射法测定光的波长或光栅常数。实验原理及背景知识介绍: 实验原理及背景知识介绍: 光栅和棱镜一样,是重要的分光光光栅和棱镜一样,是重要的分光光学元件,已广泛应用在光栅谱仪、光学元件,已广泛应用在光栅谱仪、光栅单色仪等。光栅是一组数目极多的栅单色仪等。光栅是一组数目极多的等宽、等距和平行排列的狭缝,分为等宽、等距和平行排列的狭缝,分为透射光栅和反射光栅两种。本实验中透射光栅和反射光栅两种。本实验中用的是平面透射光栅。用的是平面透射光栅。实验原理及背景知识介绍: 实验原理及背景知识介绍: 当光垂直入射到光栅面上时,透射光在满当光垂直入射到光栅面上时,透射光在满足式: 足式: dsin dsin φφ= =k kλλ(k (k=0, =0, ± ±1, 1, ± ±2, 2, ……) ) ( (1 1) ) 的衍射角的衍射角φφ方向上有亮条纹出现,(如图方向上有亮条纹出现,(如图 1 1 )。对已知波长的光波,测出其经光栅)。对已知波长的光波,测出其经光栅衍射后的衍射角,并判定其级次衍射后的衍射角,并判定其级次 k k 后,即后,即可测出所用光栅的光栅常数可测出所用光栅的光栅常数 d d ,已知光栅,已知光栅常数常数 d d ,就可以通过测出待测波长对应的,就可以通过测出待测波长对应的衍射角衍射角φφ后,计算出待测波长。后,计算出待测波长。实验原理及背景知识介绍: 实验原理及背景知识介绍: 入射光入射光光栅光栅中央明条纹中央明条纹 K=0 K=0 一级明条纹一级明条纹 K=+1 K=+1 一级明条一级明条纹纹 K= -1 K= -1 绿绿黄黄图图1 1 光栅衍射光谱示意图光栅衍射光谱示意图黄黄绿绿实验仪器介绍: 实验仪器介绍: 不透光部分透光狭缝 ab 光栅由透光的狭缝和不光栅由透光的狭缝和不透光部分构成,令透光部分构成,令 a a 表示透表示透光狭缝的宽度, 光狭缝的宽度, b b 表示不透表示不透光部分的宽度,则光栅常光部分的宽度,则光栅常数数 d= d= a+b a+b****惯上用单位****惯上用单位毫米里的狭缝数目毫米里的狭缝数目 N N 来描述来描述光栅特征(如图光栅特征(如图 2 2)。光栅)。光栅常数常数 d d与与N N的关系为: 的关系为: N d 1?图 2 光栅结构示意图实验内容: 实验内容: ( ( 1 1)把望远镜目镜分划板上的叉丝调节清晰; )把望远镜目镜分划板上的叉丝调节清晰; ( (2 2)把望远镜调节到适合观察平行光; )把望远镜调节到适合观察平行光; ( (3 3)把望远镜的光轴调节到与仪器的主轴垂直; )把望远镜的光轴调节到与仪器的主轴垂直; ( (4 4)把平行光管调节到能够出射平行光; )把平行光管调节到能够出射平行光; ( (5 5)把平行光管的光轴调节到与望远镜共轴; )把平行光管的光轴调节到与望远镜共轴; ( (6 6)把狭缝调节成竖直状态且宽度适中。)把狭缝调节成竖直状态且宽度适中。实验内容: 实验内容: 利用分光计装置,根据光栅衍射的光路利用分光计装置,根据光栅衍射的光路放置好光栅并观察光栅衍射现象,把分光放置好光栅并观察光栅衍射现象,把分光计的望远镜分别对准计的望远镜分别对准级的衍射条纹,测级的衍射条纹,测量出量出级衍射条纹两方向对应的读数级衍射条纹两方向对应的读数和和,计算出衍射角,计算出衍射角。根据公式(1) 。根据公式(1) 可算出光波长。可算出光波长。),( 'kk??),( 'kk???? k? k??实验步骤: 实验步骤: 。。三. 三. 测定衍射角测定衍射角ΦΦ三. 三. 。象。一、一、调节分光计调节分光计 1 ( (1 1)目测粗调使望远镜光轴大致水平,并)目测粗调使望远镜光轴大致水平,并粗调平行光管使其与望远镜大致共轴。粗调平行光管使其与望远镜大致共轴。( (2 2)调节载物台水平度调节螺丝使载物台)调节载物台水平度调节螺丝使载物台台面大致水平。台面大致水平。