全息光栅的制作(B5纸张_非常完整版_BJTU物理设计性实验报告)

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全息光栅实验报告

全息光栅实验报告

实验光路图为:三,实验数据记录与处理次数 1 2 3 4 5L(cm) 10.00 15.00 20.00 25.00 30.002△X(cm) 10.10 14.90 19.75 24.45 29.8△X(平均)cm 5.50 7.45 9.87 12.23 14.90sinθ=△x/(△x²+L²)½0.4819 0.4448 0.4425 0.4394 0.4448sinθ(平均值)0.4506所以,运用公式dsinθ=λ, d=λ/sinθ.所以,最后算出的d =1442nm.f=1/d =6.934E-4 (1/nm)四,实验误差分析1),全息光栅记录的时候,干板夹持角度有问题,最后导致做光栅衍射时,衍射出的一级明条纹与零级明条纹不在一条线上,导致测量误差。

2),全息光栅记录的时候,我们组的干板夹在架上的位置有点低了,导致最后在干板上只有一小部分记录到了光的干涉条纹。

3)测量读数误差。

五.课后思考题1,全息光栅的应用有哪些?答:借助全息光栅可以帮助人们分辨出肉眼无法鉴别的物质,再生产,通讯,科研等方面有着广泛应用。

如应用于单色仪,光谱仪,分析设备,颜色测定仪,生产工艺控制,质量控制等方面。

另外在装饰方面,如光栅灯箱利用其分光原理能实现瞬间变画,在一些产品和证件的包装上,利用全息光栅技术制成防伪标识,在先进的数控机床上,利用光栅传感器来实现所需信号的传递……2.我们的实验过程中,干板夹持的位置偏低,导致图案记录部分偏低。

且干板夹持的角度不正,虽然最后利用光栅做衍射时也能看到衍射光斑,但必须将干板倾斜很大的角度,也容易产生读数误差。

在实验中光路搭建过程也存在很大问题,总是不能非常合理的安排各光学元件,尽量拉大距离,且使两个反射镜光路成等腰三角形,有利于保证光程相等,夹角足够小。

在光栅显影,定影处理中,高质量的处理对实验成果有很大作用。

全息光栅的设计与制作

全息光栅的设计与制作
2007年4月1日 10
现代光学系列实验--全息光栅的设计与制作
1. 为什么使用全息干板记录两平行激光束的 干涉 条纹, 只要 是 正确 曝 光 、显影得当, 则所得 到 的光栅为 正弦型,即其 振幅透过 率按 余弦分 布 ? 2. 莫尔条纹是如何形成的?一定要用两块实 际的光栅重叠在一起才能够产生莫尔条纹吗?
2007年4月1日

ϕ
N ϕ
θ
H

6
现代光学系列实验--全息光栅的设计与制作
ϕ
当 干板转动 一小角度ϕ时, 对应干涉条纹的空间周期变为
H s ϕ
d d1 1 f 0 ' = ' = cos ϕ = f 0 cos ϕ d d 莫尔条纹的空间频率 ∆f 0 = f 0 '− f 0 = f 0 (1 − cos ϕ )
4
故:
2007年4月1日
现代光学系列实验--全息光栅的设计与制作
复合光栅是指在同一 张 全息 干板上拍摄 两 个 栅 线彼此平行但空间频率不同的光栅。若第一次曝光 拍摄空间频率为f0的光栅,然后保持光栅栅线方向, 仅改变光栅的空间频率,在同一张全息干板上进行 第二次曝光,拍摄空间频率为f0‘的光栅。照明时, 复合光栅将出现莫尔条纹,其空间频率 fm 是 f0和 f0' 的差频,即
f m = ∆f 0 = f 0 − f 0 '
上述制得的即为复合光栅。
2007年4月1日 5
现代光学系列实验--全息光栅的设计与制作
拍摄 复合光栅的光路可 如 图 所 示。为改变 第二次 曝 光时的光栅空间频率, 只须 改变两束准直光之间 的夹角 θ 。改变 θ 角的方 法 有两种,一种是 使 图中的 M1和M2作适当等量的平移 ( 反向 或 相向 ) ;另 一种 方 法 是 沿水平 方 向旋转干 板 H, 以改变 θ ,从而改变 d(或f0)。

全息光栅的制作实验报告

全息光栅的制作实验报告

全息光栅的制作实验报告实验报告题目:全息光栅的制作实验一、实验目的:1. 了解全息光栅的原理和制作过程;2. 学会使用光刻技术制作全息光栅。

二、实验原理:1. 全息光栅的原理:全息光栅是一种利用光的干涉现象制作出来的一种光栅。

通过将物体的光波信息记录在光敏材料中,再利用干涉光生成全息图像。

2. 全息光栅的制作过程:制作全息光栅一般分为记录、制版和重建三个步骤。

其中,记录步骤是将物体的光波信息记录在光敏材料上,制版步骤是通过光刻技术将光敏材料进行蚀刻形成光栅,重建步骤是利用激光光源将原始物体的光波信息还原出来。

三、实验仪器和材料:1. 反射式全息光栅制作实验装置:包括激光光源、光学元件(分束器、镜片、光栅等)、全息光栅制作材料(光敏材料、显影液等)等。

2. 光刻设备:包括光源、掩膜、显影液等。

四、实验步骤:1. 准备工作:调整实验装置,保证激光光源的稳定输出和光学元件的合适位置。

2. 光敏材料涂覆:将光敏材料涂覆到玻璃基片上,形成一层薄膜。

3. 曝光记录:将物体放置在光敏材料前,调节光源的照射时间和强度,使光波信息被记录到光敏材料中。

4. 显影:将曝光后的光敏材料放入显影液中,显影液会溶解掉未曝光的区域,形成全息图像。

5. 激光刻蚀:将显影后的光敏材料放入光刻设备中,通过光刻技术进行蚀刻,形成全息光栅。

6. 全息光栅测试:使用激光光源将全息光栅照射,观察重建出的全息图像。

五、实验结果和分析:经过制作和测试,成功制得一张全息光栅。

在激光照射下,能够清晰重建出原始物体的光波信息,形成全息图像。

六、实验总结:通过本次实验,对全息光栅的制作过程有了较深入的了解。

全息光栅制作技术具有很高的科学和工程应用价值,可以用于大量的光学领域,如显示、存储等。

在实验过程中,还学到了光刻技术的应用,充分感受到了光学技术的魅力。

实验中还发现了一些操作和调试中的问题,对操作技巧和设备调整有了更好的认识。

通过这次实验,加深了对全息光栅制作原理和技术的理解,为今后的学习和研究奠定了基础。

光栅物理实验报告

光栅物理实验报告

光栅物理实验报告第一篇:光栅物理实验报告题目:光栅作者:姓名:XX学号:1028XXXX班级:安全1001单位:北京交通大学计算机与信息技术学院摘要:光栅是一种非常重要的光学元件。

本论文主要讨论光栅的分类、原理、效果与鉴别。

关键词:光栅、原理、种类、效果、鉴别引言:光栅是结合数码科技与传统印刷的技术,能在特制的胶片上显现不同的特殊效果。

在平面上展示栩栩如生的立体世界,电影般的流畅动画片段,匪夷所思的幻变效果。

光栅是一张由条状透镜组成的薄片,当我们从镜头的一边看过去,将看到在薄片另一面上的一条很细的线条上的图像,而这条线的位置则由观察角度来决定。

如果我们将这数幅在不同线条上的图像,对应于每个透镜的宽度,分别按顺序分行排列印刷在光栅薄片的背面上,当我们从不同角度通过透镜观察,将看到不同的图像。

正文:光栅主要有狭缝光栅和柱镜光栅两类,狭缝光栅即线型光栅是最早较为成熟的光栅,其成像原理为针孔成像的原理。

因这种光栅比较容易制作,技术难度不大,所以在十几年前就有制作非常优美的大幅狭缝光栅立体灯箱广告出现。

现今一些立体制作公司仍乐于用狭缝光栅立体灯箱参与展览,效果是不错,但狭缝光栅立体灯箱有以下缺陷:透光率仅20-30%,不环保,不节能,照明灯多耗能大,发热大,室外亮度不够,仅适用于室内。

柱镜光栅种类繁多主要有板材和模材两大类,其成像原理为弧面透镜折射反射成像原理。

柱镜光栅潜力较大,室内外打不打灯都可使用,市场普及率正不断扩大。

光栅膜材曾一度因具有价格竞争力而风靡过一阵,但由于现在柱镜光栅板价格的逐步下降,以及膜材需要粘贴及技术还有待提高的原因使其竞争力未显突出。

其原理如下:光栅也称衍射光栅。

是利用多缝衍射原理使光发生色散(分解为光谱)的光学元件。

它是一块刻有大量平行等宽、等距狭缝(刻线)的平面玻璃或金属片。

光栅的狭缝数量很大,一般每毫米几十至几千条。

单色平行光通过光栅每个缝的衍射和各缝间的干涉,形成暗条纹很宽、明条纹很细的图样,这些锐细而明亮的条纹称作谱线。

全息光栅制作实验报告

全息光栅制作实验报告

全息光栅制作实验报告一. 引言全息光栅是一种利用光的衍射现象制作出的光学元件,具有复杂的衍射效果。

全息光栅被广泛应用于显示、储存以及光学信息处理等领域。

在本实验中,我们将通过使用光敏材料和激光束来制作一个全息光栅。

二. 实验原理全息光栅的制作过程包括露光、显影、定影和电镀。

首先,选取一个光敏材料作为全息光栅的基底,并将其加工成光滑的表面。

然后,利用激光束照射光敏材料,形成光栅的干涉图样。

接下来,使用显影液将暴露于光的区域显影出来,形成明暗交替的条纹。

之后,将样品进行定影,使得光栅图案稳定下来。

最后,进行电镀,以增强光栅的耐久性和强度。

三. 实验步骤1. 准备光敏材料选择一块透明的光敏材料作为光栅的基底,将其切割成适当大小的样品。

保持样品表面的干净,以免对制作过程产生影响。

2. 显影预处理将样品浸泡在显影液中,保持一定时间,以去除光敏材料表面的杂质。

然后,用去离子水或酒精洗净样品,并在无尘的环境中晾干。

3. 光栅制作将样品放置在光源下方的平台上,调节光源的角度和位置,使得激光束垂直照射在样品中心的位置。

开启激光源,照射样品,待干涉条纹稳定后,关闭激光源。

4. 显影将样品放入显影液中,保持一定时间,使得经过照射的区域显影出来。

随着时间的推移,明暗条纹逐渐清晰可见。

然后,用去离子水洗净样品,以停止显影过程。

5. 定影将样品放入定影液中,保持一定时间,以稳定光栅图案。

然后,用去离子水洗净样品,以停止定影过程。

6. 电镀将样品进行电镀,以增强光栅的耐久性和强度。

首先,在电镀槽中加入适当的电镀液,将样品放入槽中,并连接电源。

根据电镀液的要求,设置合适的电流和镀层厚度,并保持一定时间。

完成电镀后,取出样品,用去离子水洗净并晾干。

四. 实验结果与分析通过以上步骤制作的全息光栅在显微镜下观察,可以清晰地看到明暗交替的条纹图案。

这些条纹图案是由于光的干涉效应所产生的。

全息光栅可以通过光的衍射现象实现对入射光的分光和分束,因此具有广泛的应用前景。

实验报告 全息术

实验报告 全息术

实验报告勾天杭 pb05210273题目:全息光栅,三维全息目的:初步了解全息术的基本原理,并拍摄物体的三维全息图和制作全息光栅。

原理:预习报告和下面思考题(二)已述,不再重复思考题:一 把拍摄好的全息光栅用一束细光束垂直入射,测出L,x,计算光栅常数d 及两光束夹角φ并与测量值比较6328A λ= ,并测得/2 6.9x cm = 15.1L cm = 28ϕ=︒由光栅方程 sin d m θλ= (此处m=1)及sin θ=求得光栅常数 1.52d m μ= 由12sin (/2)242sin 2d d λϕλϕ-=⇒==︒测量值与计算值有一些偏差.因为我们拍出来的光栅不太好,只能同时看到两个点(+1和-1级不同时出现, 得把干板稍微转一个小角度才能看到+1或-1级光点),零级亮斑的光强也比较弱.所以只测量了1级光点与零级光点的距离,记为x/2.这可能会给光栅常数的计算带来误差,导致算出来的φ与测出来的φ有差距.二 简述全息术的两步成像方法,利用什么原理实现1.波前记录(双光束干涉)双光束干涉原理表明,干涉光强分布包含着干涉光束的振幅信息和位相信息,这就构成波前记录的基础. 从双光束干涉到全息记录,只需在干涉光束中用物光束替换其中的一束光. 全息干板上记录到的就是物光束O 与参考光束R 的双光束干涉条纹. 曝光后的全息干板经显影、定影处理,成为一张记录着干涉条纹的干板,称为全息图或全息照片. 这样以干涉条纹的形式记录了物光相对于参考光的振幅分布和位相分布,振幅分布表现为条纹的衬比度,位相分布表现为条纹的位置、形状和疏密.波前记录称得上是用参考光波对物光波进行的编码记录,在同一张全息干板上,就可以用不同的编码实现对不同波前的记录,这就是波前记录的多重性.考虑通常全息记录的是来自同一光源的相干波的干涉, 物体发出(透射或散射) 的光波即物光波在记录面上的光场分布为00(,)(,)exp[(,)]O x y O x y i x y =Φ,参考光在此平面上的光场分布为0(,)(,)exp[(,)]R R x y R x y i x y =Φ,记录面上某点记录的光强为)cos(2****)*)((0002020R R O R O RO OR RR OO R O R O I Φ-Φ++=+++=++=上述光强分布表明,波前记录面上每一点的光强依赖于物光波的振幅和位相, 即波前记录面上每一个点域均记录着物光波前的全部信息.在线性记录的条件下, tI H H ββββτ+=+=00t 为曝光时间,I 为总光强,β0和β为常数。

全息光栅的制作(B纸张_非常完整_BJTU物理设计性实验分析方案)

全息光栅的制作(B纸张_非常完整_BJTU物理设计性实验分析方案)
1.杨氏双缝干涉法
杨氏双缝干涉是分波面干涉的典型实验装置。由于每条狭缝不可避免有一定的宽度,于是双缝干涉与单缝衍射总是相伴而生的。杨氏双缝干涉法利用光束通过两条缝的0级衍射光在全息干板上进行相干叠加,从而制得全息光栅。
光路如图3所示。双缝间距b,全息干板与双缝的距离D。实验要求每条缝的缝宽较小,使光束通过两条缝的0级衍射条纹较宽,在全息干板可以有较大范围的重叠,从而制得较大面积的全息光栅。同时,所得光栅的光栅常数易于控制,只需改变全息干板与双缝之间的距离D或改变缝间距b即可,因为 。
[1]刘香茹, 巩晓阳, 郝世明, 李立本.“分波面法”制作全息光栅的两种新光路[J].中国科教创新导刊,2008(5>.
[2]刘香茄,陈庆东,李立本. 全息光栅制作光路的比较研究[J]. 大学物理实验, 2008(21>.
[3] 朱庆芳, 岳筱稗. 全息光栅的实验制作与研究[J]. 新乡帅范高等专科学校学报, 2004.
一般在光学稳定的平玻璃坯件上涂上一层给定型厚度的光致抗蚀剂或其他光敏材料的涂层,由激光器发生两束相干光束,使其在涂层上产生一系列均匀的干涉条纹,光敏物质被感光,然后用特种溶剂溶蚀掉被感光部分,即在蚀层上获得干涉条纹的全息像,所制得为透射式衍射光栅。如在玻璃坯背面镀一层铝反射膜,可制成反射式衍射光栅。
2)不要正对着激光束观察,以免损坏眼睛;
3)曝光时间要掌握好,曝光面切勿放反了;
4)由于有多组同学一起实验,处理干片的时候切勿将干片混淆;
5)在处理干片时注意避免光源<手机等)。
六数据与处理
1.测定所制光栅的光栅常数
将所制得的全息光栅置于激光器前,测量所成零级明条纹与一级明条纹的间距 与屏到光栅的距离 。根据干涉加强条件 ,其中 ,且夹角 较小,可以求得光栅常数 。再由 算出每毫M光栅常数。

全息光栅

全息光栅

全息光栅的制作一、实验任务设计并制作全息光栅,并测出其光栅常数,要求所制作的光栅不少于每毫米100条。

二、实验要求1、设计三种以上制作全息光栅的方法,并进行比较。

2、设计制作全息光栅的完整步骤(包括拍摄和冲洗中的参数及注意事项),拍摄出全息光栅。

3、给出所制作的全息光栅的光栅常数值,进行不确定度计算、误差分析并做实验小结。

三、实验的基本物理原理1、光栅产生的原理光栅也称衍射光栅,是利用多缝衍射原理使光发生色散(分解为光谱)的光学元件。

它是一块刻有大量平行等宽、等距狭缝(刻线)的平面玻璃或金属片。

光栅的狭缝数量很大,一般每毫米几十至几千条。

单色平行光通过光栅每个缝的衍射和各缝间的干涉,形成暗条纹很宽、明条纹很细的图样,这些锐细而明亮的条纹称作谱线。

谱线的位置随波长而异,当复色光通过光栅后,不同波长的谱线在不同的位置出现而形成光谱。

光通过光栅形成光谱是单缝衍射和多缝干涉的共同结果(如图1)。

图12、测量光栅常数的方法:用测量显微镜测量;用分光计,根据光栅方程d·sin =k 来测量;用衍射法测量。

激光通过光栅衍射,在较远的屏上,测出零级和一级衍射光斑的间距△x及屏到光栅的距离L,则光栅常数d= L/△x。

四、实验的具体方案及比较1、洛埃镜改进法:基本物理原理:洛埃镜的特点是一部分直射光和另一部分反射镜的反射光进行干涉,如原始光束是平行光,则可增加一全反镜,同样可做到一部分直射光和一部分镜面反射光进行干涉,从而制作全息光栅。

优点:这种方法省去了制造双缝的步骤。

缺点:光源必须十分靠近平面镜。

实验原理图:图22、杨氏双缝干涉法:基本物理原理:S1,S2为完全相同的线光源,P是屏幕上任意一点,它与S1,S2连线的中垂线交点S'相距x,与S1,S2相距为rl、r2,双缝间距离为d,双缝到屏幕的距离为L。

因双缝间距d远小于缝到屏的距离L,P点处的光程差:图3δ=r2-r1=dsinθ=dtgθ=dx/L sinθ=tgθ这是因为θ角度很小的时候,可以近似认为相等。

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全息光栅的制作一实验任务设计制作全息光栅并测出其光栅常数(要求所制作的光栅不少于100条/毫米)二实验要求1.设计三种以上制作全息光栅的方法并进行比较(应包括马赫-曾德干涉法);2.设计制作全息光栅的完整步骤(包括拍摄和冲洗中的参数及注意事项),拍摄出全息光栅;3.给出所制作的全息光栅的光栅常数值,计算不确定度、进行误差分析并做实验小结。

三实验基本原理1.全息光栅全息光学元件是指基于光的衍射和干涉原理,采用全息方法制作的,可以完成准直、聚焦、分束、成像、光束偏转、光束扫描等功能的元件。

光全息技术主要利用光相干迭加原理,简单讲就是通过对复数项(时间项)的调整,使两束光波列的峰值迭加,峰谷迭加,达到相干场具有较高的对比度的技术。

常用的全息光学元件包括全息透镜、全息光栅和全息空间滤波器等。

其中全息光栅就是利用全息照相技术制作的光栅,在科研、教学以及产品开发等领域有着十分广泛用途。

一般在光学稳定的平玻璃坯件上涂上一层给定型厚度的光致抗蚀剂或其他光敏材料的涂层,由激光器发生两束相干光束,使其在涂层上产生一系列均匀的干涉条纹,光敏物质被感光,然后用特种溶剂溶蚀掉被感光部分,即在蚀层上获得干涉条纹的全息像,所制得为透射式衍射光栅。

如在玻璃坯背面镀一层铝反射膜,可制成反射式衍射光栅。

作为光谱分光元件,全息光栅与传统的刻划光栅相比,具有以下优点:光谱中无鬼线、杂散光少、分辨率高、有效孔径大、价格便宜等;全息光栅已广泛应用于各种光栅光谱仪中。

作为光束分束器件,全息光栅在集成光学和光学通信中用作光束分束器、光互连器、耦合器和偏转器等;在光信息处理中,可作为滤波器用于图像相减、边沿增强等。

2. 光栅条纹光栅,也称衍射光栅,是基于多缝衍射原理的重要光学元件。

光栅是一块刻有大量平行等宽、等距狭缝(刻线)的平面玻璃或金属片,其狭缝数量很大,一般每毫米几十至几千条。

单色平行光通过光栅会形成暗条纹很宽、明条纹很细的图样,而这些锐细而明亮的条纹称作谱线。

谱线的位置随波长而异,因此当复色光通过光栅时,不同波长光所产生的谱线在不同位置出现而形成光谱。

也就是说,光通过光栅形成光谱是单缝衍射和多缝干涉的共同结果(如图1)。

3. 光栅方程 光栅方程描述了光栅结构与光的入射角和衍射角之间的关系,它表示当衍射角满足的时候发生干涉加强现象,其中d 即为光栅常数。

而当光以入射角入射时,光栅方程写为 。

4. 光栅常数光栅常数是光栅两刻线之间的距离。

一个理想的光栅可以认为由一组等间距的无限长无限窄的狭缝组成,而狭缝之间的间距称为光栅常数,在图2中用d 表示。

sin d k θλ=θsin d k θλ=i θ(sin sin )i d k θθλ+=图1 光通过光栅形成光谱图2 光栅光路5.全息光栅制作原理两束具有特定波面形状的光束干涉,在记录平面上形成亮暗相间的干涉条纹,用全息记录介质记录干涉条纹,经处理得到全息光栅。

而采用不同波面形状的光束或不同的全息记录介质和处理过程可以得到不同类型或不同用途的全息光栅。

四制作方法与比较根据两束相干平行光产生机理的不同,制作全息光栅的光路可分为两类。

一种称为“分振幅法”,该类方法是利用分束镜使一束光波一分为二;另一类称为“分波面法”,该类方法是利用一定的仪器将一束光波的波面一分为二。

其中在实际制作时通常采取分振幅法,但分振幅法制作全息光栅光栅常数通常较小。

下面分别介绍三种不同制作方法:属于分波面法的杨氏双缝干涉法和菲涅尔双面镜干涉法,以及属于分振幅法的马赫-曾德干涉法。

1.杨氏双缝干涉法杨氏双缝干涉是分波面干涉的典型实验装置。

由于每条狭缝不可避免有一定的宽度,于是双缝干涉与单缝衍射总是相伴而生的。

杨氏双缝干涉法利用光束通过两条缝的0级衍射光在全息干板上进行相干叠加,从而制得全息光栅。

光路如图3所示。

双缝间距b,全息干板与双缝的距离D。

实验要求每条缝的缝宽较小,使光束通过两条缝图3 杨氏双缝干涉法的0级衍射条纹较宽,在全息干板可以有较大范围的重叠,从而制得较大面积的全息光栅。

同时,所得光栅的光栅常数易于控制,只需改变全息干板与双缝之间的距离D 或改变缝间距b 即可,因为。

该方法具有以下优点:光学元件少,光路简单,原理易懂;光栅常数易于控制,只需改变全息干板与双缝之间的距离D 或改变缝间距b 即可;光栅常数大且范围广,涵盖,这样经简单光路放大后就可直观地观测到光栅的放大像,直接检查所制全息光栅的质量。

同时该方法也有如下缺点 :缝的宽度决定了0级光斑的宽度,因此只有缝的宽度很小,才能使干涉面积较大,同时才能使两缝0级光斑重叠;相干光仅为近平行光;该方法只能制作光栅常数很大的光栅。

2. 菲涅尔双面镜干涉法菲涅尔双面镜是分波面获的相干光常用的实验仪器,其典型光路如图4 所示。

图中S 为缝光源,M 1、M 2为菲涅尔双面镜。

其干涉条纹近似为等间距的平行直条纹,将其进行记录便可制得全息光栅。

菲涅尔双面镜干涉法的制作光路如图5所示。

激光器发出的光经扩束准直后得到平行光,然后入射到菲涅尔双面镜上,其反射光在全息干板上进行相干叠加。

光栅常数决定于双镜的夹角 。

该方法具有与杨氏双缝干涉法相似的优点,光程差小、干涉效果好,光栅常数易于控制且光栅常数较大,但其光路调节复杂,如果用准直透镜则干涉光斑面积较小,如果不用准直透镜 则相干光仅为近平行光。

/b D θ≈31010m μ图5 菲涅尔双面镜干涉法 图4 菲涅尔双面镜3. 马赫-曾德干涉法马赫-曾德干涉法属于分振幅法,其光路图如图6所示。

由激光器发出的激光通过扩束器和准直镜后变成平行光,该平行光经半透半反镜后被分成两束光,分别由两个反射镜射向另一个半透半反镜,最后射向全息干板。

光束在全息干板上形成等距直线干涉条纹。

全息干板经曝光、显影、定影、烘干等处理后就得到一个全息光栅。

优点:光程差小,干涉效果好;只需要调节光路中一分束镜的方位角就可以改变透射光和反射光的夹角,从而改变光栅的光栅常数。

缺点:透射元件多,激光通过每一透射元件时不可避免地受影响,使得准直平面波波阵面变形,从而偏离了平面波;干板前的分束镜的面积限制了两束光的夹角,因此光栅常数小的光栅,不能选用此法 。

五 制作步骤与装置(马赫-曾德干涉法)本次实验采用马赫-曾德干涉仪法。

所需的实验仪器有He-Ne 激光发射器1架、发散镜1面、凸透镜1面、半反半透镜2面、全反镜2面、白屏和光阑各一、拍摄光栅用的干片若干、架子等。

1. 制作全息光栅1) 按图6大致确定各实验装置的摆放位置;2) 打开He-Ne 激光发射器,利用白屏使激光束平行于水平面;3) 调节发散镜和激光发射器的距离使激光发散;图6 马赫-曾德干涉法4) 调节凸透镜和发散镜的距离使之等于凸透镜的焦距,得到平行光;5) 调节两面半反半透镜和两面全反镜的位置和高度,使它们摆成一个平行四边形,并得到两个光斑;6) 调节半反半透镜和全反镜上的微调旋钮使得到的两个光斑等高,且间距为4-6cm 。

2. 拍摄全息光栅1) 在黑暗环境中,挡住激光束,把干片放在架子上;2) 让激光束照射在干片上2秒,再重新挡住激光束,把干片取下带到暗房中;3) 把干片泡在显影液中大约10秒钟,取出,用清水冲洗;4) 泡在定影液中约5分钟,取出,冲洗后晾干;5) 用激光束检验冲洗好的干片,若能看见零级、一级的光斑,说明此干片可以用于测定光栅常数。

3. 注意事项1) 半导体激光器工作电压为直流电压3V ,应用专用220V/3V 直流电源工作(该电源可避免接通电源瞬间电感效应产生高电压的功能),以延长半导体激光器的工作寿命;2) 不要正对着激光束观察,以免损坏眼睛;3) 曝光时间要掌握好,曝光面切勿放反了;4) 由于有多组同学一起实验,处理干片的时候切勿将干片混淆;5) 在处理干片时注意避免光源(手机等)。

六 数据与处理1. 测定所制光栅的光栅常数将所制得的全息光栅置于激光器前,测量所成零级明条纹与一级明条纹的间距与屏到光栅的距离。

根据干涉加强条件,其中,且夹角较小,可以求得光栅常数。

再由算出每毫米光栅常数。

x ∆L sin d k θλ=1k =θsin d L x λθλ=≈∆1n =2. 数据记录与处理实验所用激光的波长取平均得光栅常数光栅条数 条/毫米(> 100条/毫米,符合实验要求)七 实验小结首先,本次实验是分小组完成的,在这个三人小组里,我又一次意识到小组合作的重要性。

没有大家相互配合和相互指正,就没有进步,就没有实验的成果。

其次,因为这是设计性实验,书上给出的只有简单而概括的指导,我们需要在做实验之前查阅资料去了解实验内容和设计实验方案;而不像以前的实验,实验教材上都已经提供较完整的原理解释和步骤设计。

我是先到网上大概了解了一下实验内容和原理,去图书馆找了讲解物理实验的书,还在图书馆数据库里面查到了跟全息光栅制作方法有关的期刊文献,最后选出了三种不同的制作光路并进行比较。

查找资料和对比方法的过程让我充分熟悉了制作原理、具体操作步骤和不同方法的优缺点。

整理资料、写报告的过程其实也是一种锻炼,学会用电脑敲出公式,将图片和文字排版好,都需要有细心和耐心。

然而,最大的感触是在实验过程中科学和严谨的态度是非常重要的。

一方面,不可以在632.8nm λ=sin θ()sin avg θ==d λθ=1=n d =不明白原理和方法的情况下进行实验,不可以在数据有问题的情况下继续实验;另一方面,后期的实验数据处理也应该认真对待。

八参考资料[1] 刘香茹, 巩晓阳, 郝世明, 李立本. “分波面法”制作全息光栅的两种新光路[J]. 中国科教创新导刊,2008(5).[2] 刘香茄, 陈庆东, 李立本. 全息光栅制作光路的比较研究[J]. 大学物理实验, 2008(21).[3] 朱庆芳, 岳筱稗. 全息光栅的实验制作与研究[J]. 新乡帅范高等专科学校学报, 2004.。

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