文档介绍：实验十用透射光栅测定光波的波长及光栅的参数
光在传播过程中的反射、折射、衍射、散射等物理现象都与角度有关,一些光学量如折射率、波长、,,来实现光栅常数、光栅角色散及光源波长等物理量的测量.
·实验目的
;
;
、光栅常数及角色散率的方法.
·实验仪器
分光计、双面反射镜、平面透射光栅、***灯.
分光计的结构及调节见实验三.
***灯可分为高压***灯和低压***灯,***灯作为光源,、绿色、双黄线作为测量用.***灯在使用前要预热5-10min,断电后需冷却5-10min,因此***灯在使用过程中,不要随意开关.
表1 GP20Hg型低压***灯可可见光区域谱线及相对强度
颜色
紫
紫
紫
蓝紫
蓝紫
蓝紫
蓝绿
nm

相对强度
1800
150
40
250
400
4000
80

颜色
绿
黄绿
黄
黄
橙
红
深红
nm

相对强度
1100
160
240
280
20
30
250
衍射光栅是利用多缝衍射原理使入射光发生色散的光学元件,它由大量相互平行、等宽、,同时光栅分为透射式和反射式两大类
.本实验所用光栅是透射式光栅,其原理如图10-1所示.
图10-1 光栅结构示意图
·实验原理
若以平行光垂直照射在光栅面上,则光束经光栅各缝衍射后将在透镜的焦平面上叠加,形成一系列间距不同的明条纹(称光谱线).根据夫琅禾费衍射理论,可得光栅方程:
(10-1)
式中d=a+b称为光栅常数(a为狭缝宽度,b为刻痕宽度,如图10-1),k为光谱线的级数,为k级明条纹的衍射角,是入射光波长.
如果入射光为复色光,则由(10-1)式可以看出,光的波长不同,其衍射角也各不相同,于是复色光被分解,在中央k=0,=0处,各色光仍重叠在一起,组成中央明条纹,,且同一级谱线按不同波长,依次从短波向长波散开,即衍射角逐渐增大,形成光栅光谱,如图10-2.

图10-2 光栅衍射1级光谱
由光栅方程可看出,若已知光栅常数d,测出衍射明条纹的衍射角,,若已知,亦可求出光栅常数d.
将光栅方程(10-1)式对微分,可得光栅的角色散率为:
(10-2)
衍射角较小,为了便于估算,一般可将角色散D近似写为:
(10-3)
角色散是光栅、棱镜等分光元件的重要参数,(10-2)可知,如果衍射时衍射角不大,则近乎不变,光谱的角色散几