實(shí)驗(yàn)五-衍射光柵測(cè)定光波波長(zhǎng)

1、1實(shí)驗(yàn)五衍射光柵測(cè)定光波波長(zhǎng)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、進(jìn)一步熟悉分光計(jì)的調(diào)節(jié)和使用；2、通過(guò)分光計(jì)觀察光柵的衍射光譜，理解光柵衍射基本規(guī)律，并測(cè)定光柵常數(shù)和光波波長(zhǎng)。二、實(shí)驗(yàn)原理根據(jù)夫瑯禾費(fèi)衍射理論，當(dāng)一束波長(zhǎng)為λ的平行光垂直投射到光柵平面時(shí)，光波將在每個(gè)狹縫處發(fā)生衍射，經(jīng)過(guò)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(wú)窮遠(yuǎn)處的。若在光柵后面放置一個(gè)匯聚透鏡，則在各個(gè)方向上的衍射光經(jīng)過(guò)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(jù)光柵衍射理論，衍射光譜中明條紋的位置由下式?jīng)Q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(shù)，λ為入射光的波長(zhǎng)，k為明條紋的級(jí)數(shù)，是k級(jí)明條紋的衍射角，在衍射角方向上的光干涉加強(qiáng)，其它方向上的光干涉相消。當(dāng)入射平行光不與光柵平面垂直時(shí)，光柵方程應(yīng)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(shí)驗(yàn)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(zhǎng)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(jí)條紋外，對(duì)于其他的同級(jí)譜線，因各單色光的波長(zhǎng)λ不同，其衍射角也各不相同，于是復(fù)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(xiàn)按波長(zhǎng)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(jí)光譜。3以水銀燈為光源，照亮平行光管的狹縫，以波長(zhǎng)為546.07nm的綠光譜為標(biāo)準(zhǔn)，測(cè)出其在k=1級(jí)時(shí)的衍

4、射角，代入式（1），計(jì)算出光柵常數(shù)d。4、數(shù)據(jù)表格本實(shí)驗(yàn)在讀數(shù)中，同樣采用雙游標(biāo)讀數(shù)，所以注意左、右游標(biāo)不要弄混。下表供數(shù)據(jù)記錄使用。四、注意事項(xiàng)1、零級(jí)譜線很強(qiáng)，長(zhǎng)時(shí)間觀察會(huì)傷害眼睛，觀察時(shí)必須在狹縫前加毛玻璃或白紙以減弱光強(qiáng)。2、水銀燈的紫外線很強(qiáng)，不可直視。3、水銀燈在使用時(shí)不要頻繁啟閉，否則會(huì)降低其壽命。五、問題討論1、對(duì)于同一光源，分別利用光柵分光和棱鏡分光，所產(chǎn)生的光譜有何區(qū)別？2、用式（1）測(cè)量時(shí)應(yīng)保證什么條件？如何保證？