实验八 用光栅测He-Ne激光波长.doc

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1、实验三用光栅测He-Ne激光波长一、实验目的1.加深对光的衍射和光栅分光作用基本原理的理解;2.学会用透射光栅测定光波的波长及光栅常数;3.学会利用透射光栅演示复色光谱。二、实验仪器He-Ne激光,光栅,光具座。三、实验原理图1 激光衍射示意图,θ为衍射角光栅上每厘米长度上含狭缝3000条以上,a为缝宽,b为缝距,令d=a+b,称为光栅常数,利用波长为λ的单色平行光线垂直投射于光栅上,到达光栅表面的平面光波是同位相的,它们被狭缝衍射后会聚在光屏上形成衍射图样,如图1所示。如果衍射角满足光栅方程:Kλ=dsinθ(K=0,±1,±2……)通过测定θ

2、,即可算出波长值。四、实验方法 a、在光具座上调节光栅与光屏至等高,分别用He-Ne激光器和半导体激光作光源。b、调节光栅使其与入射激光平行(以反射光与入射光重合为标准)。c、调整光屏至光栅的距离D,测量10组数据。d、计算波长e、求百分误差  计算λ=±d/ksin(arctgL/D) (d=1/6000cm,k=1)五、测量结果  改变D值10次(由3.3cm至13cm),测量L值(采用多次测量取平均值),计算λ,并求百分误差。要求自绘表格,并作相应的误差处理。六、讨论 能否用半导体激光能替代He-Ne激光进行“光栅测波长”的实验?半导体激光

3、波长在6300A°-6500A°之间,而没有一个标准值,故不能证明半导体激光的精确度高于He-Ne激光,因此,在精密的科研工作中不宜使用半导体激光,而实验室运用半导体激光则有显著优势,两种激光器的对比见表。①He-Ne激光的波长平均值为(λ1+λ2+……λn)/n=6393.6(A°)标准值为6328A°故百分误差X%=|6393.6-6328|/6328×100%=1.04%②半导体激光的波长平均值为(λ1+λ2+……λn)/n=6366.4(A°)半导体激光公认值在6300A°-6500A°之间:取其下限6300A°时,X%=|6366.4-

4、6300|/6300×100%=1.05%;取其上限6500A°时,X%=|6366.4-6500|/6500×100%=4.10%当λ=6366.4时,百分误差最小。故分为两种情况:①λ≤6366.4A°时,0≤X%≤1.04%②λ≥6366.4A°时,0≤X%≤4.10%两种激光器综合比较He-Ne激光器半导体激光器价格(元)寿命(年)工作电压(伏)价格(元)寿命(年)工作电压(伏)>300<2>1000<20>54.5

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