实验4-12衍射光栅Stillwatersrundeep.流静水深流静水深,人静心深人静心深Wherethereislife,thereishope。有生命必有希望。有生命必有希望一.基本原理二.实验内容三.实验仪器及元件四.注意事项五.实验常见问题及处理 光栅是一种重要的分光元件，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。光栅按不同分类方法可分为透射型和反射型光栅或振幅型和位相型光栅，本实验使用的是透射型振幅光栅，它相当于一组数目极多的等宽、等间距的平行排列的狭缝。其结构如下图所示：光栅周期（常数）为d=a+b一.基本原理上式称为上式称为光栅方程光栅方程。式中。式中d d是光栅常数，是光栅常数， i i是入射角，是入射角，是衍射角，是衍射角，k k是衍射是衍射级次，级次，为波长。括号中的正号表示入射光和衍射光在法线的同侧，而负号为波长。括号中的正号表示入射光和衍射光在法线的同侧，而负号表示在发现两侧。表示在发现两侧。 如下图，当一束波长为如下图，当一束波长为的平行光入射到光栅平面，透射光按衍射的平行光入射到光栅平面，透射光按衍射规律向各个方向传播，经透镜规律向各个方向传播，经透镜L L会聚后，在透镜第二角平面上形成一组会聚后，在透镜第二角平面上形成一组亮条纹。各级亮条纹。各级亮条纹亮条纹产生的条件是：产生的条件是：需要补充：需要补充： (1)(1)如如果果入入射射光光不不是是单单色色光光，则则除除k=0k=0外外，其其余余各各级谱线将按波长的次序依次排开。级谱线将按波长的次序依次排开。 (2)当平行光垂直入射时，i=0，光栅方程简化为:在本实验中，所用的光源为汞灯，其衍射谱线如下图在本实验中，所用的光源为汞灯，其衍射谱线如下图: :二.实验内容3.3.测量汞灯光谱线中的绿光（测量汞灯光谱线中的绿光（546.07nm546.07nm）和两条黄线（挨）和两条黄线（挨得很紧）的得很紧）的-1-1级、级、0 0级和级和+1+1级的位置（测量级的位置（测量3 3次）。次）。1.1.调节分光计至可以测量的状态。调节分光计至可以测量的状态。2.2.将光栅放置在载物台上，调节使平行光管垂直于光栅平面，将光栅放置在载物台上，调节使平行光管垂直于光栅平面， 观察衍射谱线，调节使观察衍射谱线，调节使0 0级左右两边的谱线等高。级左右两边的谱线等高。三.实验仪器与元件透射光栅分光计高压汞灯四.注意事项1.分光计是较精密的光学仪器，要加倍爱护，不应在制动螺丝锁紧时强行转动望远镜，也不要随意拧动狭缝。2.光栅是精密光学器件，严禁用手触摸刻痕，注意轻拿轻放，以免弄脏或损坏。3.在测量数据前务须检查分光计的几个制动螺丝是否锁紧，若未锁紧，取得的数据会不可靠。4.测量中应正确使用望远镜转动的微调螺丝，以便提高工作效率和测量准确度。5.在游标读数过程中，由于望远镜可能位于任何方位，故应注意望远镜转动过程中是否过了刻度的零点。 五.实验常见问题及处理1.实验中观察到的衍射条纹没有与叉丝竖线平行就开始测量，这是记录的数据显然是由误差的。调节载物台的螺丝，使衍射条纹与叉丝竖线平行在测量。2.实验中所用的光栅能够将所要测量的黄1和黄2分开，然而在实验中有些实验者调出的衍射条纹中黄1和黄2线几乎分布开，出现这种显现的原因有： 1.）狭缝调得太宽，或平行光管发出的光并不是平行光，在望远镜的焦平面上聚焦不清晰。重新调节平行光管。 2.）望远镜的目镜没有调好，如果是这个原因那就只有从头开始调节了。