實驗五-衍射光柵測定光波波長

1、1實驗五衍射光柵測定光波波長一、實驗目的1、進一步熟悉分光計的調節(jié)和使用；2、通過分光計觀察光柵的衍射光譜，理解光柵衍射基本規(guī)律，并測定光柵常數和光波波長。二、實驗原理根據夫瑯禾費衍射理論，當一束波長為λ的平行光垂直投射到光柵平面時，光波將在每個狹縫處發(fā)生衍射，經過所有狹縫衍射的光波又彼此發(fā)生干涉，這種由衍射光形成的干涉條紋是定域于無窮遠處的。若在光柵后面放置一個匯聚透鏡，則在各個方向上的衍射光經過匯聚透鏡后都匯聚在它的焦平面上，得到的

2、衍射光的干涉條紋根據光柵衍射理論，衍射光譜中明條紋的位置由下式決定：（k=1，2，3，…）（1）或上式稱為光柵方程，式中是相鄰兩狹縫之間的距離，稱為光柵常數，λ為入射光的波長，k為明條紋的級數，是k級明條紋的衍射角，在衍射角方向上的光干涉加強，其它方向上的光干涉相消。當入射平行光不與光柵平面垂直時，光柵方程應寫為（k=1，2，3，…）（2）式中i是入射光與光柵平面法線的夾角。所以實驗中一定要保證入射光垂直入射。如果入射光不是單色光，而是

3、包含幾種不同波長的光，則由式（1）可以看出，在中央明條紋處（k=0、=0），各單色光的中央明條紋重疊在一起。除零級條紋外，對于其他的同級譜線，因各單色光的波長λ不同，其衍射角也各不相同，于是復色入射光將被分解為單色光，如圖1所示。因此，在透鏡焦平面上將出現按波長次序排列的單色譜線，稱為光柵的衍射光譜。相同k值譜線組成的光譜就稱為k級光譜。3以水銀燈為光源，照亮平行光管的狹縫，以波長為546.07nm的綠光譜為標準，測出其在k=1級時的衍

4、射角，代入式（1），計算出光柵常數d。4、數據表格本實驗在讀數中，同樣采用雙游標讀數，所以注意左、右游標不要弄混。下表供數據記錄使用。四、注意事項1、零級譜線很強，長時間觀察會傷害眼睛，觀察時必須在狹縫前加毛玻璃或白紙以減弱光強。2、水銀燈的紫外線很強，不可直視。3、水銀燈在使用時不要頻繁啟閉，否則會降低其壽命。五、問題討論1、對于同一光源，分別利用光柵分光和棱鏡分光，所產生的光譜有何區(qū)別？2、用式（1）測量時應保證什么條件？如何保證？