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1、衍射光栅特性与光波波长的测量,一、基本知识及应用,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。,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。,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。,基本知识,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。,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
2、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。,光栅的应用,二、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。,三、测量原理,由光栅衍射公式,可知，已知光栅常数 及衍射角 和级次 时，可利用上述求出光波波长,同理，已知光波波长 及衍射角 和级次 时，可利用上述求出光栅常数,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。,利用分光计可观察到各级衍射条纹（实际能观察到两级）,平行光（复色）,平行光管,载物台,望远镜,用分
3、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,根据衍射公式则可由已知量计算出待测量。,根据波长及衍射角的变化关系可求出光栅的色散率，,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,望远镜,光栅,平行光管,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角不同）。,望远镜：将各级次的单色光会聚在一定角度上，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；,3、转动望远镜，可观察到1、2级黄、绿、紫三种单色光的衍射角；,4、测量绿光的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；,（角度的测量方法参见“分光计测三棱镜折射率”实验的测量方法）,
