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大学物理试验报告丨光栅衍射试验

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光栅衍射实验一、实验目的:1. 了解光栅的结构及光学原理;2. 学会搭建实验模型;3. 测定光波波长及光栅常数等。二、实验原理:光栅(grating)是大量等宽、等间距的平行狭缝(或发射面)构成的光学元件。一般常用的光栅是在玻璃片上刻出大量平行的刻痕,刻痕为不透光部分,两刻痕之间的光滑部分可以透光(相当于狭缝)。这种利用透射光衍射的光栅称为透射光栅。精制的光栅,在1mm宽度内刻有数百乃至数千条刻痕。另外一类是利用两刻痕间的反射光衍射的光栅,如在镀有金属层的表面,上刻出许多平行刻痕,两刻痕间的光滑金属面可以反射光。这种光栅称为反射光栅(常称为闪耀光栅)。实际应用中,各类光学设备使用的光栅基本上都是反射光栅。透射光栅和反射光栅的原理如图所示:3.而在我们的日常生活中,具有光栅特性的物品经常用到,例如手机,其显示屏就是正方形网格,每个小方格就是一个显示单元,网格越密,则显示分辨率越高。这些整齐排列的小方格实际上就形成了反射光栅。另一种物品就是光盘,它是我们常用的存储介质,从早期的CD、DVD等到现在的蓝光光盘,其存储密度越来越高。它存储数据的方式是用极细的激光束,沿着近似同心圆环的螺旋形光轨,在光盘表面烧蚀出一个个的小坑,有坑的位置和无坑的位置分别对应0和1。读取数据时,同样用激光束沿着光轨照射,有坑和无坑的位置反射光强不一样,这样就可以把数据读出来了。我们可以看到,相邻的这些环状刻痕(光轨)实际上就形成了一个反射光栅(如虚线区域),两条刻痕之间的间距就是光栅常数d。(实验的示意图)三、实验装置一支绿色激光笔,一个手机(荣耀5X,分辨率为1920×1080),一个CD光盘(高中物理必修一粤教版配套光盘),一条长为1.5m的米尺,一些泡沫塑料、白墙(如图所示)四、实验过程:1. 对于手机,激光笔垂直于墙面、手机平行于墙面放置,微调手机平面,使得反射光回到激光笔出光口,然后再让反射光稍稍上移,使得衍射光斑能投射到墙面上,这样就保证光在水。 平的方向上能垂直入射到手机屏幕(竖直方向入射角稍微偏离0)。衍射光斑。测量水平方向,上光斑的间距x。测量长度应尽量大一些,里面包含多个光斑,这样误差会小一些。再测量手机上的光入射点到衍射光斑中心点的距离L。则x/L即为衍射角φ (因为φ很小,φ= tang= x/L)。(手机光栅衍射实验如下3图)2.对于光盘,同样保证激光笔垂直于墙面、光盘平行于墙面放置,激光入射点在光盘水. 平直径靠边缘的位置。微调光盘平面,使得...

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