实验41光栅特性的研究.ppt-省物理实验示范中心网站.pptVIP

杭州电子科技大学 物理实验教学示范中心 * * 大学物理实验 光栅特性的研究（设计） * 实验目的 实验要求 实验提示 实验仪器 注意事项 思考题 * 实验目的 1. 学习如何选择实验方法测定光学元件特性参数。 　 2 . 学习如何通过实验加深对理论规律的理解 。 * 实验要求 1 ．选择一定的方法和仪器，测出所给衍射光栅的一些主要特性参数；光栅常数 d ，角色散率 Ψ 和分辨本领 R 。2 ．利用所给光栅测量钠光灯的钠双线波长或汞灯谱线的各个波长，要求测量结果的精确度 E ? ≤0.1 ％。3 ．在给定的光栅和波长 ( 汞灯 ) 的条件下从理论上算出，能观察到的光栅最高衍射级数，并用实验加以检验 。4 ．观察分辨本领 R 与光栅狭缝数目 N 的关系 . 挡住光栅的一部分，减少狭缝数目 N, 观察钠光灯的钠双线随 N 的减少而发生的变化。 * 根据夫琅和费衍射理论，当一束平行光垂直入射到光栅平面上时，将发生衍射 。 衍射光谱中亮条纹的位置由衍射方程 dsinφ= kλｋ=0,±1, ±2,…… ）决定 。 其中缝间距ｄ 称为光栅常数， φ 为衍射角， ｋ 为衍射光谱线的级数， ? 为入射单色光的波长 。关于光栅的几个特性参数说明如下： 实验提示 * 光栅常数 ｄ ：ｄ=a+b ， a 为光栅任一狭缝的宽度， b 为相邻狭缝间不透光部分的宽度。 角色散率 Ψ ： ，定义为单位波长间隔内两单色谱线之间的角间距 。 由 dsinφ=k? ，可得 。 分辨本领 R ： ，定义为两条刚可被分辨开的谱线的波长差除以它们的平均波长 。根据瑞利条件，两条刚可被分辨开的谱线被定义为：波长相差??的两条相邻谱线， * 其中一条谱线的最亮处应落在另一条谱线的最暗处 。 可以证明，对于宽度一定的光栅， Ｒ 的理论极限值为 ，而实测值将小于ＫN。 式中 Ｋ 为光谱级数， Ｎ 为光栅参与衍射的狭缝数目， L 为入射光束照亮的光栅宽度， d 为光栅常数 。 * 实验仪器 不同光栅常数的全息光栅， 分光计， 光源（钠光灯或汞灯，激光） * 注意事项 1. 预习报告要写明实验方法及 所需的仪器设备。 2. 拟出实验具体程序，列出数据记录表格。 * 预习思考题 1.同一光栅对不同波长的光，其最高衍射级数是否相同？ 2.用分光计测光栅常数时，若光源距分光计较远（0.5米以上），会有什么影响？ * 分析讨论题 1.说明为什么实测的分辨本领R数值小于理论极限值？ 2.分析比较光栅光谱和棱镜光谱的特点（可从谱线的排列次序、间距、角色散率和衍射级数等项目进行讨论）。