光栅衍射实验预习报告衍射光栅是一种分光用的光学元件
它不仅用于光谱学,还广泛用于计量、光通信、信息处理等方面
本实验中通过通过测定光栅常数及光波波长,可对光栅的特性有一初步了解
一、实验目的(1)进一步熟悉分光计的调整与使用;(2)学习利用衍射光栅测定光波波长及光栅常数的原理和方法;(3)加深理解光栅衍射公式及其成立条件
二、实验原理1、测定光栅常数和光波波长光栅上的刻痕起着不透光的作用
一理想的光栅可看作是许多平行的、等距离的和等宽的狭缝
刻痕间的距离称为光栅常数
设有一光栅常数的光栅
有一束平行光与光栅法线成角度 ,入射光栅产生衍射,如图所示:假如在入射角为 的方向上由于光振动的加强而在 F 处产生了一个明条纹,则光程差必等于波长 λ 的整数倍,即:入射光线和衍射光线都在光栅法线的同侧时,上式等号左边括号内取正号;两者分居法线异侧时取负号
为衍射光谱级次,符号取决于程差的符号
在光线正入射的情形下,,则上式变成:式中为第级谱线的衍射角
据此可用分光计测出衍射角,从已知波长可以测出光栅常数
反之,如已知光栅常数,则可测出波长 λ
2、用最小偏向角法测定光波波长 λ如图所示,波长为 λ 的光束入射在光栅上,入射角为 ,若与入射线同在光栅法线一侧的及衍射光的衍射角为,则可得:若以 Δ 表示入射光与第级衍射光的夹角,称为偏向角,则:显然,Δ 随入射角 而变;当时 Δ 为一微小值,记作 δ,称为最小偏向角
并且仅当在入射光和衍射光处于法线同侧时才存在最小偏向角
此时:代入,得:由此可见,如已知光栅常数,只要测出最小偏向角 δ,就可根据上式算出波长 λ
三、实验仪器1、分光计本实验中,分光计的调整应满足:望远镜适合于观察平行光,平行光管发出平行光,并且二者的光轴都垂直于分光计主轴
2、光栅光栅上有许多平行的、等距离的刻线
在本实验中,应使光栅刻线与分光计主轴与分光计主轴垂直,否则会