实验光栅衍射实验

实验三 光栅衍射实验——光栅距的测定

一．实验目的

了解光栅的结构及光栅距的测量方法。

二．实验仪器

光栅、激光器、直尺与投射屏（自备）。 三．实验原理

光栅是光学色散元件，为一组数目极多的等宽、等间距平行排列的狭缝。激光照

射光栅时光栅的衍射特性可用公式：表示，根据这一公式可进

行光栅距的测定。 四．实验步骤：

1、激光器放入光栅正对面的支座中用紧定螺丝固定，接通激光电源后使光点对准光栅中点。

2、在光栅后面安放好投射屏，观察到一组有序排列的衍射光斑，与激光器正对的光斑为中央光斑，依次向两侧为一级、二级、三级…衍射光斑。如图（28）所示。请观察光斑的大小及光强的变化规律。

3.根据光栅衍射规律，光栅距D 与激光波长λ、衍射距离L 、中央光斑与一级光斑的间距S 存在下列的关系：（式中单位：L 、S 为mm ，λ为nm, D 为μm ）

根据此关系式，已知固体激光器的激光波长为650nm ，用直尺量得衍射距离L 、

S

S L D 2

2+=λ

光斑距S，即可求得实验所用的光栅的光栅距。（测出五组数据，取平均值）4.测距实验：

（1）按照光栅衍射公式，已知光栅距、激光波长、光斑间距，就可以求出衍射距离L。

（2）将激光对准衍射光栅中部，在投射屏上得到一组衍射光斑，由公式求出L。（3）调整投射屏与光栅的距离，并尽可能试用不同的激光器，将测得的各参数L、S、D、λ

填入表格，以验证公式。

五．实验数据

实验数据表格一

序号 1 2 3 4 5 L(mm) 134 194 264 294 364 S(mm) 5 8 10 11 13

D(μm) 17432.1 15775.9 17172.3 17384.9 18211.6

实验数据表格二

序号 1 2 3 4 5 S(mm) 12 10 8 7 6

测量L(mm) 323 271 217 190 161

实际L(mm) 318 264 211 185 159

六．实验结论

1．光斑的变化规律：从中央光斑到两侧光斑光强越来越弱，光斑越来越小；

2.实测距离L和由公式算出的理论值L基本接近，从而验证了光栅衍射公式；

3.通过此次实验使我了解了光栅的结构和光栅距的测量方法。培养了动手操作的能力，通过实际的操作，进一步加深了对光栅的了解。