衍射光栅特性与光波波长的测量

衍射光栅特性与光波波长的测量一、基本知识及应用基本知识大量等宽、等间距、平行排列的狭缝即为衍射： 光栅。光线透过狭缝后会形成干涉。If JDM根据多缝衍射的原理，复色光通过衍射光栅后 会形成按波长顺序排列的谱线，称为光栅光谱，所 以光栅是一种重要的分光光学元件。|=IW在精确测量波长和对物质进行光谱分析中普遍 使用的单色仪、摄谱仪就常用衍射光栅构成色散系 统。光栅的辰用衍射光栅是各种光谱仪器的核心元件，广泛应用 于石油化工、医药卫生、食品、生物、环保等国民经 济和科学研究的各个领域中。如VCD、DVD光头，各种 激光器，特别是强激光核聚变，航空航天遥感成像光谱 仪,同步辐射光束线等都需要各种特殊光栅。它已经 成功地应用于多波段航空遥感成像光谱仪、天文望远 镜、高精度光谱分析仪器。此外它还可以构成光栅干 涉仪进行精密位移分辨测量。衍射光栅是极其精密的光谱分光元件，它的刻槽 密度可达4800槽/mm。学习要点1、掌握用衍射光栅精确测量光波波长的原理 和方法。2、进一步掌握分光计的调节、使用方法。I三、测量原理T还d r由光栅衍射公式 sin 0 二 KA (K = 0,l,2,)可知，已知光栅常数及衍射角0和级次K时, 可利用上述求出光波波长2同理，已知光波波长 碑衍射角&和级次K时, 可利用上述求出光栅常数d实际的测量是对已知干涉级次衍射条纹 的衍射角&的精确测量。平行光（复色）平行光管望远镜黄绿紫i紫爲一级明条纹 中央明条纹 一级明条纹用分光计可以测出各种单色光已知衍射 级次的衍射角。实际测量的为1级衍射角, 利用公式计算衍射角 e。（1% - 卩一11+1 妨一仏 11）根据衍射公式则可由已知量计算出待测量。扌艮据波长及衍射角的变化关系可求出光 栅的色散率A2实验中黄光有相差极小的衍射角，利用 其变化关系计算色散率。四、实验装置及使用介绍平行光管：复色光经过狭缝后经透镜作用 变成平行光。光栅：复色光经过光栅衍射形成衍射（不 同级次和波长其衍射环不同）o望远镜：将各级次的草色光会聚在一定片 度上，用于观察衍射光。五、实验操作步骤1、按照“分光计测三棱镜折射率”实验中的 调节要点调整分光计；2、调整光栅位置，使光栅平面垂直于入射平行光，光栅狭缝（或刻痕）平行于旋转主轴;2级黄、绿、3、转动望远镜，可观察到1、 紫三种单色光的衍射角；4、测量绿光的土 1级衍射角（波长作为已知 条件），计算光栅常数；5、测量两条黄光的 1级衍射角（光栅常数 作为已知条件），计算两黄光的波长；（角度的测量方出参见“分光计测三核僥折射率” 卖脍的测量方出丿