光栅实验中仪器装置

Ⅰ 显微镜法测量光栅常量

1测量原理

设被测物体长度为l,经生物显微镜放大后成中间像长为l,利用插入生物显微镜镜筒的测微目镜测量出l,则l=l'/β0

式中β0为测出的物镜放大倍数。由于测微目镜的前焦点位置比生物显微镜原配目前焦点的位置高许多,因而光学间隔变大了,从近

似公式β0=Δ/f0(f0为物镜焦距)看出,实际测出的0比所选物镜上注明的标称值要大。所以应在实验中求出0,亦即定标测微目镜刻度。

用标准石英尺作物,则已知长度l0(可为某两条刻线的距离),经放大后成中间像长l'0,求出β0=l'0/l0

2测量方法及实验结果

2.1实验仪器及用具

XSP-16A型生物显微镜,QCJ2型测微目镜,标准石英尺(全长1mm,共分100格,每格长0.01mm),透射光栅(300条/mm)

2.2求β0

将测微目镜插入生物显微镜镜筒中,物镜选用40×,把标准石英尺放在载物台上夹住。按照生物显微镜操作规程在测微目镜视场中看到清晰的石英尺刻度,由测微目镜的读数方法取得的数据,如表1所示。

取l0=0.01mm,则|m2-m1|是标准石英尺的相邻两刻线间距l0经物镜放大后的中间像长,由公式得出β0=l'0/l0=0.449/0.01=44.9

需要特别说明的是,在生物显微镜的调节过程中,应该注意物镜的有效工作距离(物镜标明40×时有效工作距离为0.53mm)。本实验采用的标准石英尺的玻璃厚度为1.52mm,其刻度线若是刻在向上放置的玻璃正面上,则可被观察到,若是另一面向上放置,即使物镜紧贴石英尺,仍有1.52mm距离,那么就不能被观察到。同样,观察本实验所用透射光栅(厚度为1.98mm)时也应注意这一点。

2.3测光栅常数d

把标准石英尺换成被测透射光栅,调焦,则观察到大量相互平行等宽而等间距的刻痕,其中刻痕被认为是不透光部分。读数取值如图1所示,测20条刻痕间距,读数时要注意取值位置,n1是第一条刻痕(竖长方形)左边的读数,n2是第20条刻痕(竖长方形)左边的读数。那么,由d=a+b,n1和n2间有19个光栅常数值,即L=19d=19(a+b)。所测数据如表2所示

l=l'/β0=2.927/44.9=0.062(mm)

d=l/19=0.062/19=3.263*10^-6(m)

Ⅱ 利用本实验装置如何测定光栅常数

用分光计测量光栅常数d，首先需要调节分光计水平，要求平行光管，载物台和望远镜处于同一水平面上。其次，将待测光栅放在载物台中央，测量光栅衍射前几级衍射条纹的衍射角。最后，可以通过光栅方程求出光栅常数d。

根据光栅方程dsinθ=kλ，用分光计，前面光栅放置，调水平平台到水平，调水平平台转轴垂直什么的必要步骤就不说了，然后，用确定光波的光线照射，比如钠黄线，汞灯。

确定中央0级位置，以这个位置为中心，左右测出正负一级的干涉条纹偏离中心的角度，也就是衍射角，用正负一级的衍射角的平均值当作一级衍射的衍射角，带入公式，其中k=1，θ是你测到的衍射角，波长λ已知。通过公式就能算出d，也就是光栅常数了。

(2)光栅实验中仪器装置扩展阅读：

衍射光栅是利用光的衍射原理使光发生色散的元件，它是由大量相互平行、等宽、等距的狭缝(或刻痕)构成。它能产生间距较宽的光谱线。可用作分光元件，用来制成单色仪、光谱仪等设备，在光谱分析和光谱测量中有着重要的作用。它不仅适用于可见光波段，也适合于紫外、红外甚至远红外的所有光谱波段。

光栅分光计是用光栅作为分光元件的分光计。一般包括准直管、光栅和会聚透镜三个部件。准直管形成的平行光经光栅衍射，其衍射规律服从：d(sinθ±sini)=Kλ，式中d是光栅常数；i是入射角，θ是衍射角；若i与θ在光栅平面法线同侧，式中取正号，反之取负号。于是波长不同的光偏向不同的方向。再经会聚透镜而形成谱线。

Ⅲ 怎么用数码相机测定光栅常数

实验G2 光栅衍射法测光栅常数
实验目的：
1、 初步掌握数码摄影的基本知识和摄影技巧。
2、 利用数码图像处理方法测量光栅常数。 实验仪器：
光栅、He-Ne激光器、滑轨、偏振片、光屏、坐标纸、白纸、可调支架、数码相机 Canon PowerShot A630/640、三脚架、计算机(内装Photoshop、画图等软件)。 实验原理：（阅读实验教材p165~167，回答练习题）
sin/mm1kdn， ，，，
210k。 实验内容： 1、 布置光路
(1) 熟悉实验仪器装置，调出激光通过光栅的衍射图像，光栅镀膜面应向着光屏。 (2) 调节光栅到光屏之间的距离，使该距离尽量大的同时，能观察到±1级衍射光斑。
(3) 调节激光平行于光具座，光栅平面和光屏垂直于光具座。此时，±1级衍射光斑到中央亮斑的距离相等。 2、 拍摄照片
(1) 将数码相机安装到三脚架上，并连接电源适配器。 (2) 删除相机中现有的全部图像。（设置模式开关为播放，按MENU键，再按下移键选择全部删除，然后按FUNC./SET确认，按右移键选择OK，再次按FUNC. /SET确认。）
(3) 旋转模式转盘到P档；设置感光度ISO值为最低、驱动模式为自拍；关闭闪光灯（）。
(4) 调节三脚架和镜头焦距，使相机与衍射光斑平齐，拍摄画面略宽于±1级衍射光斑的间距，为了减少镜头成像的畸变，最好使用中焦拍摄。
(5) 半按快门完成聚焦，全按快门拍摄照片。 3、 测量数据
(1) 测量光栅到光屏之间的距离L：请单眼垂直向下观察光栅（光屏）平面对齐哪个刻度。
(2) 测量±1级衍射光斑的间距D：用Photoshop打开刚才拍摄的照片，按住吸管工具可以更换为度量工具，用度量工具测量衍射光斑附近坐标纸上（几个）厘米长度的距离，然后测量±1级衍射光斑的距离，通过比例换算，可得光斑的真实间距D。
(3) 改变镜头焦距，再次拍摄照片，测量下一组数据。

Ⅳ 光栅尺的原理及结构

结构：

光栅尺是由标尺光栅和光栅读数头两部分组成。标尺光栅一般固定在机床固定部件上，光栅读数头装在机床活动部件上，指示光栅装在光栅读数头中。右图所示的就是光栅尺的结构。

光栅检测装置的关键部分是光栅读数头，它由光源、会聚透镜、指示光栅、光电元件及调整机构等组成。光栅读数头结构形式很多，根据读数头结构特点和使用场合分为直接接收式读数头(或称硅光电池读数头、镜像式读数头、分光镜式读数头、金属光栅反射式读数头）。

原理：

以透射光栅为例，当指示光栅上的线纹和标尺光栅上的线纹之间形成一个小角度θ，并且两个光栅尺刻面相对平行放置时，在光源的照射下，位于几乎垂直的栅纹上，形成明暗相间的条纹。这种条纹称为“莫尔条纹”。

严格地说，莫尔条纹排列的方向是与两片光栅线纹夹角的平分线相垂直。莫尔条纹中两条亮纹或两条暗纹之间的距离称为莫尔条纹的宽度，以W表示。

(4)光栅实验中仪器装置扩展阅读

使用注意事项

（1）光栅尺传感器与数显表插头座插拔时应关闭电源后进行。

（2）尽可能外加保护罩，并及时清理溅落在尺上的切屑和油液，严格防止任何异物进入光栅尺传感器壳体内部。

（3）定期检查各安装联接螺钉是否松动。

（4）为延长防尘密封条的寿命，可在密封条上均匀涂上一薄层硅油，注意勿溅落在玻璃光栅刻划面上。

（5） 为保证光栅尺传感器使用的可靠性，可每隔一定时间用乙醇混合液（各50%）清洗擦拭光栅尺面及指示光栅面，保持玻璃光栅尺面清洁。

（6） 光栅尺传感器严禁剧烈震动及摔打，以免破坏光栅尺，如光栅尺断裂，光栅尺传感器即失效了。

Ⅳ 在衍射光栅试验中，为了调节方便，光栅应在载物台上如何放置

放置方法：调整仪器同轴等高，激光垂直照射在单缝平面上，接收屏与单缝之间的距离大于1m。

衍射光栅在光学上的最重要应用是作为分光器件，常被用于单色仪和光谱仪上。

衍射光栅是对光进行衍射的光学装置，它包含了一个周期性结构，引起空间振幅或者相位变化。常见的是反射光栅，其中反射表面具有周期性结构，产生的相位变化与位置有关。

还存在透射光栅，这时透射光栅的相位变化与位置有关，也是由于存在表面的周期结构。

(5)光栅实验中仪器装置扩展阅读：

实际应用的衍射光栅通常是在表面上有沟槽或刻痕的平板。这样的光栅

可以是透射光栅或反射光栅。可以调制入射光的相位而不是振幅的衍射光栅也能生产。

衍射光栅的原理是苏格兰数学家詹姆斯·格雷戈里发现的，发现时间大约在牛顿的棱镜实验的一年后。詹姆斯·格雷戈里大概是受到了光线透过鸟类羽毛的启发。

公认的最早的人造光栅是德国物理学家夫琅禾费在1821年制成的，那是一个极简单的金属丝栅网。但也有人争辩说费城发明家戴维·里滕豪斯于1785年在两根螺钉之间固定的几根头发才是世界上第一个人造光栅。