實(shí)驗(yàn)4-12

衍射光柵制作：林偉華一.基本原理二.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容三.實(shí)驗(yàn)儀器及元件四.注意事項(xiàng)五.實(shí)驗(yàn)常見(jiàn)問(wèn)題及處理光柵是一種重要的分光元件，它不僅用于光譜學(xué)，還廣泛用于計(jì)量、光通信、信息處理等方面。光柵按不同分類(lèi)方法可分為透射型和反射型光柵或振幅型和位相型光柵，本實(shí)驗(yàn)使用的是透射型振幅光柵，它相當(dāng)于一組數(shù)目極多的等寬、等間距的平行排列的狹縫。其結(jié)構(gòu)如下圖所示：光柵周期（常數(shù)）為d=a+b一.基本原理上式稱為光柵方程。式中d是光柵常數(shù)，i是入射角，θ是衍射角，k是衍射級(jí)次，λ為波長(zhǎng)。括號(hào)中的正號(hào)表示入射光和衍射光在法線的同側(cè)，而負(fù)號(hào)表示在發(fā)現(xiàn)兩側(cè)。如下圖，當(dāng)一束波長(zhǎng)為λ的平行光入射到光柵平面，透射光按衍射規(guī)律向各個(gè)方向傳播，經(jīng)透鏡L會(huì)聚后，在透鏡第二角平面上形成一組亮條紋。各級(jí)亮條紋產(chǎn)生的條件是：需要補(bǔ)充：

(1)如果入射光不是單色光，則除k=0外，其余各級(jí)譜線將按波長(zhǎng)的次序依次排開(kāi)。24130241321302132130213d光柵常數(shù)一定復(fù)色光或白光垂直入射時(shí)對(duì)同級(jí)譜線，ql長(zhǎng)則大復(fù)色光的光柵光譜白光的光柵光譜2130213112233411223342級(jí)--1級(jí)0級(jí)1級(jí)2級(jí)q光源狹縫透鏡光柵望遠(yuǎn)鏡物鏡平行光用分光計(jì)測(cè)量光柵衍射各級(jí)譜線的衍射角q波長(zhǎng)l光柵d常數(shù)

(2)當(dāng)平行光垂直入射時(shí)，i=0，光柵方程簡(jiǎn)化為:２.光柵的基本特性２.光柵的基本特性柵光的角色散率柵光的分辨本領(lǐng)Dq=lq=dcosqkkR=l=Nkl在本實(shí)驗(yàn)中，所用的光源為汞燈，其衍射譜線如下圖:二.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容3.測(cè)量汞燈光譜線中的綠光（546.07nm）和兩條黃線（挨得很緊）的-1級(jí)、0級(jí)和+1級(jí)的位置（測(cè)量3次）。1.調(diào)節(jié)分光計(jì)至可以測(cè)量的狀態(tài)。2.將光柵放置在載物臺(tái)上，調(diào)節(jié)使平行光管垂直于光柵平面，觀察衍射譜線，調(diào)節(jié)使0級(jí)左右兩邊的譜線等高。三.實(shí)驗(yàn)儀器與元件透射光柵分光計(jì)高壓汞燈四.注意事項(xiàng)1.分光計(jì)是較精密的光學(xué)儀器，要加倍愛(ài)護(hù)，不應(yīng)在制動(dòng)螺絲鎖緊時(shí)強(qiáng)行轉(zhuǎn)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡，也不要隨意擰動(dòng)狹縫。2.光柵是精密光學(xué)器件，嚴(yán)禁用手觸摸刻痕，注意輕拿輕放，以免弄臟或損壞。3.在測(cè)量數(shù)據(jù)前務(wù)須檢查分光計(jì)的幾個(gè)制動(dòng)螺絲是否鎖緊，若未鎖緊，取得的數(shù)據(jù)會(huì)不可靠。4.測(cè)量中應(yīng)正確使用望遠(yuǎn)鏡轉(zhuǎn)動(dòng)的微調(diào)螺絲，以便提高工作效率和測(cè)量準(zhǔn)確度。5.在游標(biāo)讀數(shù)過(guò)程中，由于望遠(yuǎn)鏡可能位于任何方位，故應(yīng)注意望遠(yuǎn)鏡轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中是否過(guò)了刻度的零點(diǎn)。五.實(shí)驗(yàn)常見(jiàn)問(wèn)題及處理1.實(shí)驗(yàn)中觀察到的衍射條紋沒(méi)有與叉絲豎線平行就開(kāi)始測(cè)量，這是記錄的數(shù)據(jù)顯然是由誤差的。調(diào)節(jié)載物臺(tái)的螺絲，使衍射條紋與叉絲豎線平行在測(cè)量。2.實(shí)驗(yàn)中所用的光柵能夠?qū)⑺獪y(cè)量的黃1和黃2分開(kāi)，然而在實(shí)驗(yàn)中有些實(shí)驗(yàn)者調(diào)出的衍射條紋中黃1和黃2線幾乎分布開(kāi)，出現(xiàn)這種顯現(xiàn)的原因有：

1.）狹縫調(diào)得太寬，或平行光管