物理實(shí)驗(yàn)使用衍射光柵測(cè)量光線波長(zhǎng)

物理實(shí)驗(yàn)使用衍射光柵測(cè)量光線波長(zhǎng)第1頁(yè)/共18頁(yè)物理實(shí)驗(yàn)使用衍射光柵測(cè)量光線波長(zhǎng)上海工程技術(shù)大學(xué)第2頁(yè)/共18頁(yè)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

1.理解光柵衍射原理與特點(diǎn)。2.理解掌握分光儀及光柵調(diào)節(jié)要求和方法。3.認(rèn)識(shí)光柵光譜的分布規(guī)律，能正確判別衍射光譜的級(jí)次。4.能正確測(cè)量衍射角。第3頁(yè)/共18頁(yè)實(shí)驗(yàn)儀器衍射光柵、分光儀、平面鏡、汞燈

第4頁(yè)/共18頁(yè)實(shí)驗(yàn)原理是一種很有用的光譜分析元件，光柵有不同的種類，如透射光柵、平面反射光柵、凹光柵及全息光柵等。衍射光柵(grating)

是由大量等寬度、等距離的平行狹縫構(gòu)成的光學(xué)元件。最典型的透射光柵，是在玻璃片上刻劃出一系列平行等距的劃痕，刻過(guò)的地方不透光，未刻的地方透光。透射式反射式第5頁(yè)/共18頁(yè)光盤的凹槽形成一個(gè)反射光柵，在白光下能觀察到入射光被分離成彩色光譜。蝴蝶身上層疊的細(xì)微鱗片、鳥(niǎo)羽細(xì)密的羽管都形成了天然的反射光柵。生活中常見(jiàn)的光柵衍射現(xiàn)象第6頁(yè)/共18頁(yè)不透明透明ab光柵常數(shù):（數(shù)量級(jí)為10-5~10-6m）光柵常數(shù)與光柵單位長(zhǎng)度的刻痕數(shù)N的關(guān)系：d光柵常數(shù)例如，玻璃片上１cm寬刻有3000條刻痕，光柵常數(shù)為：第7頁(yè)/共18頁(yè)出現(xiàn)亮紋的條件K=0，1,2,3,….任意相鄰兩束光的光程差為(a+b)sin，如果

滿足：(a+b)sinabPO平行光垂直入射到光柵，產(chǎn)生衍射現(xiàn)象。則在該衍射角方向形成亮紋光柵方程第8頁(yè)/共18頁(yè)K=0，則=0°，所有波長(zhǎng)都能滿足光柵方程，在該衍射角方向出現(xiàn)光源含有的所有顏色光的亮條紋，中央零級(jí)條紋，此處無(wú)分光作用K一定，且不為零，波長(zhǎng)λ不同，則衍射角不同，即不同顏色的光在不同位置出現(xiàn)亮條紋，即光柵可以起分光作用，K級(jí)亮條紋第9頁(yè)/共18頁(yè)復(fù)色光（白光）不同波長(zhǎng)的單色光分離開(kāi)不同波長(zhǎng)的單色光分離開(kāi)第10頁(yè)/共18頁(yè)本實(shí)驗(yàn)的測(cè)量?jī)?nèi)容1.利用分光儀測(cè)量出汞燈零級(jí)光譜的角位置2.利用分光儀測(cè)量出汞燈一級(jí)光譜（K=1）中黃光的角位置3.計(jì)算出汞燈一級(jí)光譜（K=1）中黃光的衍射角大小4.利用光柵方程計(jì)算出黃光的波長(zhǎng)大小第11頁(yè)/共18頁(yè)分光儀調(diào)整達(dá)到：望遠(yuǎn)鏡能接收平行光，平行光管能出射平行光，而且都與分光儀主軸嚴(yán)格垂直。望遠(yuǎn)鏡聚焦于無(wú)窮遠(yuǎn)處相互垂直平行光管第12頁(yè)/共18頁(yè)光柵調(diào)整acb光柵光柵放置兩者正交光柵第13頁(yè)/共18頁(yè)測(cè)量零級(jí)光譜（白光）的角位置A窗讀數(shù)B窗讀數(shù)第14頁(yè)/共18頁(yè)A窗讀數(shù)B窗讀數(shù)測(cè)量一級(jí)光譜中黃光的角位置第15頁(yè)/共18頁(yè)所以讀數(shù)為讀數(shù)示例第16頁(yè)/共18頁(yè)儀器條件記