光栅常数测定

实验 5—3 光栅常数测定【实验目的】1. 了解光栅的重要性能和光栅常数的测定。2. 熟悉“缝”及“孔”的夫琅和费衍射图形。3. 掌握分光计的调节与使用。【实验原理】本实验使用的是平面全息光栅，它相当于一组数目极多、排列紧密均匀的平行狭缝。据夫琅和费的衍射理论可知，当一束平行光垂直照射到光栅平面上时，每条狭缝对光波都会发生衍射，所有狭缝的衍射光又彼此发生干涉。如衍射角 9 符合下列条件：dsin9—K 九（k=0,+1,+2）（5-3-1）光册图 5-3-1 图 5-3-2在该衍射角 9 方向上的光将会加强。其他方向上将抵消。（5-3-1）式为光栅方程，式中 K 为衍射光谱的级数，九是光波波长，9 为衍射角，d 为相邻两狭缝中相应点之间的距离。d=a+b 称为光栅常数，a 为透明狭缝宽度，b 为不透明部分的宽度（如图 5-3-1）。如果用会聚透镜把这些衍射后的平行光会聚起来，则在透镜的后焦面上将出现一系列彼此平行的谱线。在 9=0 的方向上可观察到中央极强，称为零级“谱线”。其它级数的谱线对称地分布在零级谱线的两侧（如图 5-3-2）。如光源中包含有几种不同波长的光，对不同波长的光同一级谱线将140大学物理实验实验 5 — 3 光栅常数测定 141图 5-3-142大学物理实验1）按图 5-3-4 所示将光栅安置在载物台上（严禁用手触摸光栅刻痕或全息光栅的药膜面），用自准法调节光栅面与望远镜轴线垂直（此时望远镜已调好，不能动！），可调节光栅支架或载物台两个螺丝 a 及 b,使得从光栅面反射到望远镜中的叉丝像成在与叉丝位置对称处即可，调好后固定载物台，因为调分光计时已调节好平行光管轴与分光计主轴垂直，并与望远镜同轴，因此上述调节能保证平行光管轴垂直于光栅面。2）转动望远镜观察衍射光谱分布，注意观察中央明纹两侧光谱线分布有无高低变化（是否在同一水平上）。两侧光谱线若不在同一水平上则说明狭缝与光栅刻痕不平行，可调载物台上螺丝 c,直到两侧光谱线处于同一水平为止。4.观测谱线1）观察光栅对绿光和其他衍射光的谱线（包括左右对称的不同衍射级）。为保证测量的准确性,零级谱线必与镜中叉丝对准。2）测出 k=±1 的绿光 6=5461x10-iom）衍射角*和甲，重复测量衍射角 9 和 9 两1212遍。3）求平均值 9，代入光栅方程求出 d。4）根据已测出的光栅常数 d,再观察其他衍射光测量光波长（选做）。【实验数据处理及分析】按实验要求自拟数据记录表格。【实验注意事项及常见故障的排除】1. 光学仪器表面禁...