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大学物理实验光栅的测量ppt课件

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《光栅衍射测量》PPT课件 (2)

《光栅衍射测量》PPT课件 (2)

d
5、以 d 为已知量，通过测量衍射角 ，将
数据填入下面的表格当中，算出汞灯谱线中
其余谱线的波 长 （一条紫线，两条黄线）
【思考题】
1、调节并判断光线是否垂直入射到光栅上？
2、怎样确定光栅光谱的级数？
3、如果望远镜对着平面透射光栅观察，发现有 两个不重合的小十字叉丝像，你当如何解释？ 此时应如何调节光栅至测量状态？
6
【实验内容】
➢ 测量光栅常数 d ➢ 测量紫光或黄光波长
7
【实验步骤】
1、把分光计调节好（望远镜接收平行光并处于水平 状态，载物台水平，准直管水平并产生平行光）。
2、调节光栅的位置
（1）将光栅放在分光计载物平台上，使光栅平面处于
载
b1 b3
物台下方两个调节螺丝 和
载物
中垂面上。左b1右b转3动
直至小十
字叉丝像和调整用叉丝中心重合，并且所有谱
线等高。
3、将望远镜隔着光栅对准准直管，使零级光谱和分划板中的
竖直线重合。再转动载物平台，使由光栅表面返回的小十字叉丝像和调整用 Nhomakorabea丝中心重合。
( 546.1nm)
4、保持光栅位置不动，以光谱中的绿线为已知谱线，通过测量衍射角 ，计 算出光栅常量 （对称测量，且测量次数不少于5次）
谱线特点：
1、中间为零级谱线，其余各级谱线对称分布于两侧。 2、中间为零级谱线，而不同波长的光谱线位置不同。
并按波长增加的次序由里向外展开，形成彩色光谱。
注意
若已知 ，测出衍射角 ，则可计算出光栅常d数 反之，若已知 d ，通过测量衍射角 ，则可以测出 光波波长 。
【实验仪 器】
分光计、平面透射光栅、低压汞灯、平面镜等。

大学物理实验-光栅的测量PPT资料

大学物理实验-光栅的测量PPT资料
2. 试分析光栅的分辨率表达式是如何得到的？
3. 当某一单色波正入射光栅时，是否满足光栅方程 的方向就一定会发现衍射的极大值？
缺级现象
可以分辨
a. 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。
b. 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。
2. 实验中我们最多能观察到多少级次的衍射条纹？
sin m 1
d
m d
思考题：
1. 平行光管的狭缝太宽或太窄，会观察到什么现象？ 为什么？
光
右R游标 a
(m2)1 2来自1 2| a L,2a L,2
|
| a R,2
a R,2
|
注意事项
1. 分光计是精密的光学仪器，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。
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。
衍射光栅 (透射光栅)
反射光栅(闪耀光栅)
•机制光栅：在玻璃片上刻划出一系列平行等距的划痕,刻过的地方不透光，未刻地 方透光。
•全息光栅：通过全息照相，将激光产生的干涉条纹在干板上曝光，经显影定影 制成全息光栅。
实验室中通常使用的衍射光栅 ，
一般为100～600条/mm。
3
二、光栅衍射
根据波动光学理论，当单色平行光垂直照射在光栅面上时，将产生夫琅 和费衍射现象，如图所示。产生明条纹的条件为
要求分别测量3次取平均值
2. 由上一步求出的光栅常数d，测量黄色条纹对应的 波长为？
要求测量3次取平均值，计算与理论值的相对误差！

光栅衍射法测定光波长ppt课件

光栅衍射法测定光波长ppt课件
三．测定衍射角Φ
三．计算光波长λ
9
一、 调节分光计
1．粗调 （1）目测粗调使望远镜光轴大致水平，并
粗调平行光管使其与望远镜大致共轴。 （2）调节载物台水平度调节螺丝使载物台
台面大致水平。
10
一、 调节分光计
2、调节望远镜
（1）目镜调焦 目镜调焦的目的是使眼睛通过目镜能 很清楚地看到目镜中分划板上的刻线 和叉丝。调焦办法：接通仪器电源， 把目镜调焦手轮旋出，然后一边旋进 一边从目镜中观察，直到分划板刻线 成像清晰，再慢慢地旋出手轮，至目 镜中刻线的清晰度将被破坏而未被破 坏时为止（如图3）。
4
实验原理及背景知识介绍：
入射光 光栅
黄绿
一级明条 纹K= -1
中央明条纹
黄 绿 一级明条纹
K=+1
K=0
图1 光栅衍射光谱示意图
5
实验仪器介绍：
光栅由透光的狭缝和不 透光部分构成，令a表示透 光狭缝的宽度，b表示不透 光部分的宽度，则光栅常 数 d=a+b ， 习 惯 上 用 单 位 毫米里的狭缝数目N来描述 光栅特征（如图2）。光栅 常数d与N的关系为：
（1）用汞灯照亮平行光管的狭缝，使望 远镜目镜中的分划板上的中心垂线 对准狭缝的像，然后固定望远镜。
（2）将装有光栅的光栅支架置于载物台 上，使其一端对准调平螺丝a1 ，一 端置于另两个调平螺丝a2、a3的中点， 图10 光栅放置示意图 如图10所示。
（3）旋转游标盘并调节调平螺丝a2或a3 ， 当从光栅平面反射回来的“十”字 像与分划板上方的十字线重合时， 如图11所示，固定游标盘。
实验名称：
光栅衍射法测定光波长
1
实验目的：
1. 熟悉分光计的调节。 2. 理解光栅衍射现象。 3. 学习用光栅衍射法测定光的波长或光栅常数。

光栅-PPT精品文档

光栅-PPT精品文档

8
干涉条纹主极大 的位置没有变化， 但主极大的强度 受到衍射的调制 而变化；并且出 现了亮纹缺级现 象。
d 例 . N = 4， a = 4
I单
I0 单 单缝衍射 sin 2 ( /a) 多缝干涉
-2
-1
0
1
I
I 光栅衍射 光强曲线 -8 -4 N2I0单
的情形
sin
0
主极大缺±4,±8级。
N=4 单缝衍射 d = 4a 轮廓线 缺级 sin 4 8 ( /d )
9
1.缺级现象分析： 当某衍射角θ方向既是多光束干涉的某一级主极 大，又是单缝衍射光强为零的方向时，此时在应 该干涉加强的位置没有衍射光到达，从而在光谱 中缺少这一级亮条纹的现象， 称为缺级现象。
即θ同时满足
d sin k a sin k
( 1 )由 d sin k 求出 sin ;
11
3.能观测到的谱线（主极大）
正入射：
max
d sin k
k max
d
应呈现2k +1条，减去缺极即能观测到的谱线
斜入射：
d (sin sin ) k

P
( 1 sin ) d k m ax
k 0 , 1 , 2 k 1 , 2 , 3
d k k k 1 , 2 , 3 a
可见，产生缺级的条件：d/a 为整数比。满足上 述条件时，某些级的条纹消失。 d/a=3,缺3，6，9…级；d/a=5/3,缺5，10，15 …级
10
2.谱线的位置
sin k / d
x ftg
f X
P

大学物理PPT课件12-9衍射光栅

大学物理PPT课件12-9衍射光栅
4级为第一个缺级。求(1)光栅上相邻两缝的距 离是多少？ (2)狭缝可能的最小宽度是多少？ (3)按上述选定的b 、b'值，实际上能观察到的 全部明纹数是多少？
解: (1) (b b)sin k k 2 sin 0.2
(b b) k 6m sin
(2) k (b b) k k 4,取k 1
k=4
k=6
k=-5 k=-3
k=-1 k=1
k=3
k=5
若
b
b b

k k

3 1

6 2

9 3


缺级：k
= 3,6,9,...
9
三 衍射光谱
入射光为白光时，形成彩色光谱.
I
sin
0 一级光谱
三级光谱
b b'
二级光谱
10
例如 二级光谱重叠部分光谱范围
(b b') sin 3紫
19
sin1 k11 2k1 sin2 k22 3k2
两谱线重合， 1 2，
所以 k1 3 6 k2 2 4
第二次重合k1=6, k2=4
d sin 600 61 d 3.05 10 3 mm
20
三 X 射线的衍射
1885年伦琴发现，受高速电子撞击的金属 会发射一种穿透性很强的射线称Ｘ射线.
13
例1 用白光垂直照射在每厘米有6500条刻 痕的平面光栅上，求第三级光谱的张角.
解 400 ~ 760nm b b'1cm / 6500
紫光
sin 1

k1
b b'

3 4 105 cm 1cm 6500

(光学)12.光栅PPT课件

(光学)12.光栅PPT课件

2
A
A0
sin
.
7
单缝衍射的振幅和光强
.
8
多缝之间的光程差
缝平面G 透 镜
d
L
观察屏 P
o
dsin 焦距 f
L d sin 2d sin
.
9
多矢量叠加
| OBN | 2 | OC | sin(N )
| OC | A
2sin
2
E A sin(N / 2) sin( / 2)
多光束干涉因子I
18
单缝衍射因子和缺级
单缝衍射因子的作用：
（1）改变各主极大的光 强分配；
（2）产生缺级现象。
缺级：干涉极大与单缝 衍射零点重合
干涉主极大
d sin k , 2
k 0, 1, 2,
衍射零点
a sin n ,
n 1, 2, 3,
缺级条件：
kdn a
.
19
N=4, d=3a
2
N
2
,
2
2m ;
其它。
2m
主极大
次极大
或cot N cot N 且sin 0
2
2
2
或sin N 0 & sin 0
2
2
两个极大之间有N-2个
所有的零点（极小） （两极大间有N-1个）
2 (m n / N ), m 0, 1, 2,; n 1, 2, , N 1.
.
16
光栅光谱仪
光栅
光源准直
望远镜
构造：
1）准直部分——产生平行光 2）分光器件——光栅
.
24
光栅的色散本领
角色散本领：D

衍射光栅常数与光波长的测量 ppt课件


光栅的分辨本领与谱线的级次和光栅的缝数成正比。当要求在某一级次的谱 线上提高光栅的分辨本领时，必须增大光栅的总缝数。这就是光栅之所以要刻上
上万条甚至几十万条刻痕的原因.
ppt课件
四、实验内容及要求 Ⅰ、调节分光计 平行光管产生平行光（平行光管的狭缝位于其 物镜焦平面上），且光轴与仪器主轴垂直。 望远镜能接受平行光（分划板位于物镜焦平面 上），且光轴与仪器主轴垂直。 载物台平面与仪器主轴垂直。
k k
19°52' 19°49' 18°44' 14°55' k=1 绿光 9°22' 0.16267 0.026462 80°38' 0.986551 0.973282 3.357099 0.001717
k k
19°54' 19°52' 18°45' 14°54'
衍射角
5803.0483 0.0004024 5
①、光栅常数
k2
m d 3.3199 0.0004 m d 3.316 0.002
ppt课件 18
k 1
②、各光波波长
k 2
黄2 5793 2A
0
k 1
黄1 5779 3A
紫 4374 3A
②、用公式dsinψk =± kλ测d和λ时，实验要保证什么条件？如何实现？③、当 狭缝太宽或太窄时将会出现什么现象，为什么？
（10）教师签字数据!!!
ppt课件 16
[数据处理要求案例]
光栅(1)衍射实验数据处理
Hale Waihona Puke 级次 谱线 黄光2 k=2左游标
ө-k 246°44' 246°46' 247°55' 251°54' 257°4' 257°5'

大学物理实验-光栅的测量PPT

实验2-22 衍射光栅及其应用
刘婷婷 远景学院
自然科学与社会科学综合教研室
实验目的 1. 进一步掌握分光计的调整和使用方法。 2. 观察汞光源通过光栅后的衍射光谱。 3. 根据已知谱线的波长测定光栅常数。 4. 根据已知光栅常数的光栅测定未知波长。
预习思考
1、光栅是由一组相互平行的等宽度、等间距的狭缝组 成，是单缝的组合体。若透光部分宽度为a，不透光部 分宽度为b，则_______________称为光栅常量，是光栅 基本参量之一。光栅可分为_________光栅和_________ 光栅两种。 2、两束光发生干涉的条件是___________________、 ___________________和______________________。 3、简述分光计测量角度的读数方法。（126页）
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. 分光计测角度时，注意“过零” 问题。
问题讨论
1. 平行光管的狭缝太宽或太窄，会观察到什么现象？ 为什么？ 2. 试分析光栅的分辨率表达式是如何得到的？
3. 当某一单色波正入射光栅时，是否满足光栅方程 的方向就一定会发现衍射的极大值？
d sin绿 k绿 k 1
2. 由上一步求出的光栅常数d，测量紫色条纹对应
的波长
d sin紫 k紫 k 1
注意事项
1. 分光计是精密的光学仪器，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。 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。
一、光栅
实验原理
衍射光栅 (透射光栅) 在玻璃片上刻划出一系列平行等距的划痕,刻过的地 方不透光，未刻地方透光。

《光栅常数的测量》课件

Michelson干涉法利用干涉仪的原理，通过测量干涉条纹的移动来获得光栅常数。
示波器法测量的步骤
1. 准备实验器材，包括示波器、光源和光栅。
2. 按照一定的实验步骤，进行光栅的测量。
3. 对实验数据进行处理和分析，得到光栅常数的值。
Michelson干涉法测量的步骤
1. 准备实验器材，包括Michelson干涉仪、光源和光栅。
2. 按照一定的实验步骤，进行光栅的测量。
3. 对实验数据进行处理和分析，得到光栅常数的值。
实验结果与分析
示波器法测量结果分析
通过对示波器法测量的数据进行分析，我们可以验证光栅常数的准确性和稳定性。
Michelson干涉法测量结果分析
Michelson干涉法测量的结果也可以用于验证光栅常数的准确性，并与示波器法的结果进行
《光栅常数的Leabharlann 量》PPT课件本PPT课件将介绍光栅常数的测量方法、测量原理和实验结果分析。通过示波
器法和Michelson干涉法，我们能够准确测量光栅常数，并深入分析实验结果。
介绍光栅常数
光栅常数的概念
光栅常数指的是光栅上单位长度内的光栅线数。它是光栅的重要参数，决定了光栅的性能。
光栅常数的计算方法
光栅常数可以通过测量光栅的宽度和倾斜角度，并进行计算得到。
光栅常数的测量方法
1
光栅常数的测量原理
测量光栅常数的基本原理是利用入射光通过光栅后的衍射现象，结合特定的测量
方法来获取光栅常数。
2
示波器法测量
示波器法通过测量光栅衍射条纹的间距和频率，计算出光栅常数。
3
Michelson干涉法测量
比较。
参考文献
引文格式

大学物理实验-光栅的测量PPT


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. 分光计测角度时，注意“过零” 问题。
常见问题及处理方法
1. 汞灯的两条黄色谱线的波长非常接近(579nm和577nm) ， 在正负1级或正负2级的衍射中光谱中，我们是否能分辨这两 条线？ 光栅的分辨率问题： R 可以分辨 mN a. 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。 b. 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。
•机制光栅：在玻璃片上刻划出一系列平行等距的划痕,刻过的地方不透光，未刻 地方透光。 •全息光栅：通过全息照相，将激光产生的干涉条纹在干板上曝光，经显影定影 制成全息光栅。
实验室中通常使用பைடு நூலகம்衍射光栅 ， 一般为100～600条/mm。
3
二、光栅衍射
根据波动光学理论，当单色平行光垂直照射在光栅面上时，将产生夫琅
光栅常数的测量
常相辉 （21号报告箱）
35543334@
实验目的
1. 进一步掌握分光计的调整和使用方法。 2. 观察汞光源通过光栅后的衍射光谱。 3. 根据已知谱线的波长测定光栅常数。 4. 根据已知光栅常数的光栅测定未知波长。
实验原理
一、光栅
大量等宽等间距平行狭缝 (或反射面)构成的光学元件。 衍射光栅 (透射光栅) 反射光栅(闪耀光栅)
d
f
4
实验原理
光栅衍射的规律:
d sin m m 0,1,2,..
光栅方程
m：衍射极次
：入射光的波长
光栅方程决定了衍射强度 极大值的位置，其只由 d 决定，与N无关。
实验原理
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  3. 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
d
m d

13
思考题：
1. 平行光管的狭缝太宽或太窄，会观察到什么现象？ 为什么？ 2. 试分析光栅的分辨率表达式是如何得到的？
3. 当某一单色波正入射光栅时，是否满足光栅方程 的方向就一定会发现衍射的极大值？
缺级现象
14
光
右R游标 a
(m2)

1 2


1 2
| a L,2
a L,2
|
| a R,2
a R,2
|

11
注意事项
1. 分光计是精密的光学仪器，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。
8
实验内容
1. 已知绿色谱线的波长为546.1nm，测量正负一，二 级衍射条纹的衍射角度，求光栅常数d=？
要求分别测量3次取平均值
2. 由上一步求出的光栅常数d，测量黄色条纹对应的 波长为？
要求测量3次取平均值，计算与理论值的相对误差！
9
实验步骤
1. 将分光计调整到正常使用的状态。
a: 望远镜接收平行光。 b: 望远镜与平行光管同一光轴且都垂直于中心转轴。 c: 平行光管出射平行光，光轴垂直于中心转轴。
条线？
光栅的分辨率问题： R mN
可以分辨
a. 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。
b. 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。
2. 实验中我们最多能观察到多少级次的衍射条纹？
sin m 1
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. 分光计测角度时，注意“过零” 问题。
12
常见问题及处理方法
1. 汞灯的两条黄色谱线的波长非常接近(579nm和577nm) ，
在正负1级或正负2级的衍射中光谱中，我们是否能分辨这两
•机制光栅：在玻璃片上刻划出一系列平行等距的划痕,刻过的地方不透光，未刻 地方透光。
•全息光栅：通过全息照相，将激光产生的干涉条纹在干板上曝光，经显影定影 制成全息光栅。
实验室中通常使用的衍射光栅 ，
一般为100～600条/mm。
3
3
二、光栅衍射
根据波动光学理论，当单色平行光垂直照射在光栅面上时，将产生夫琅 和费衍射现象，如图所示。产生明条纹的条件为
光栅常数的测量
1
实验目的
1. 进一步掌握分光计的调整和使用方法。 2. 观察汞光源通过光栅后的衍射光谱。 3. 根据已知谱线的波长测定光栅常数。 4. 根据已知光栅常数的光栅测定未知波长。
2
实验原理
一、光栅
大量等宽等间距平行狭缝 (或反射面)构成的光学元件。
衍射光栅 (透射光栅)
反射光栅(闪耀光栅)
4
实验原理
光栅衍射的规律:
d sin m m 0,1,2,..
光栅方程
m：衍射极次
：入射光的波长
光栅方程决定了衍射强度 极大值的位置，其只由 d 决定，与N无关。
5
实验原理
光栅的衍射光谱：
d sin m
对0级： 所有波长均在同一方向
对非0级： 按波长次序依次排开
d d
6
光栅光谱及分辨本领
光栅光谱
-3级
白光的光栅光谱
3级
-2级 -1级 0级 1级
2级
即将波长相差很小的两个波长 和+器
汞的特征谱线(nm)： 623.4（红） 579.0/577.0（黄） 546.1（绿） 491.6（青） 435.8（蓝） 407.8（紫） 404.7（紫）
d sink =kλ k= 0, ± 1, ± 2,……
b
其中d是光栅常数，k为第k
a
级衍射角， 为入射光波长，
k给出了该明纹的级次。
d
如果用会聚透镜将衍射后的
平行光会聚起来,透镜后焦面
上将出现一系列亮线----谱线.
在=0的方向上可以观察到零
级谱线,其他级数的谱线对称
分布在零级两侧.
f
4
2. 将光栅置于载物台上，使平行光正入射到光栅上。
观察衍射谱线，调节使0级左右两边的谱线等高。
3. 测量绿色谱线对应的衍射角，计算光栅常数。
测量衍射角时，利用双游标方法来消除偏心差。
4. 测量黄色谱线对应的波长。
10
数据表格
级次k
-2 -1 +1 +2
绿 左L游标 a 光 右R游标 a
黄 左L游标 a