Origin作图定量研究原子光谱——以分光计实验中的光栅为例

用分光计做工具,用透射光栅做色散器件,先后用He灯和Hg灯做光源,来观测它们的衍射光谱。基于He灯衍射谱线的标准波长λ和实验测得的衍射角θ,通过Origin软件科学作图得到了光谱定标曲线,求得光栅常量d为3 307 nm,一级衍射下的光栅方程为3307sinθ=λ。再基于此方程以及实验得到的Hg灯各谱线的衍射角数值,计算出Hg灯黄1、黄2、绿、蓝、紫、暗紫等六条主要谱线的波长分别是579.06、576.08、546.65、492.74、435.53和404.78 nm,这些波长与Hg灯特征光谱的标定值相比,百分差均在3‰以下。用Origin作图来处理数据,能得到科学严谨的结果,并能更好反映实验的物理本质,值得推广应用。     

光源宽度对光栅分辨本领的影响

光栅的分辨本领定义为其中λ是所考虑波长,δλ是λ附近刚能分辨的两谱线的波长差。一般光学教材都给出了理想点光源或线光源(宽度为零)情况下光栅的理想分辨本领的公式 R=mN(2)其中m是干涉主最大级次,N是光栅刻痕总数。但实用中光源总有一定的宽度,这时光栅的实际分辨本领R'要比R有所下降。探讨R'与R的关系是—个有实际意义的课题。文献[1]中对此给出了公式其中W是所用缝光源宽度,f是准直透镜 L0的焦距(参见图1),D是光栅G的资用长度(设L0的透光孔径能复盖住整个光栅,否则只需把D换成L0透光孔径即可),θ为衍射角。此式当W→0时会导致…     

验证光栅的色分辨本领表式

一、原理平面透射光栅的色分辨本领的表式为λ/△λ=jN (1)j是干涉级、N是光栅受照面上的实际缝数。为了验证(1)式,可用光波波长λ及波长差△λ都已知的光源照射光栅,使光栅对波长差为△λ的两谱线处于恰能分辨状态,然后在分光计上测定在这种状态下j和N的值.把实测到的jN值与已知的λ/△λ进行比较,以验证(1)式。     

基于光纤Bragg光栅位移测量的研究

介绍了一种基于布喇格光纤光栅技术的位移测量方法。利用宽带光源经不同的布喇格光栅得到一种由温度稳定器控制波长稳定性的合成光源。由于系统设计的合成光源波长比常规光源的波长长，所以允许的光程差测量范崮提高了几百倍，从而使得布喇格光纤光栅的波长准确性提高了干涉仪位移测量的准确性。此外，利用光外差法马赫一曾德尔干涉仪进行了位移测量实验，得到了很好的效果。     

双光栅光谱仪波长扫描机构精度分析

光栅光谱仪作为研究太阳辐射的重要设备之一,其波长扫描机构的精度很大程度上决定了最终测量结果的准确性。从光机系统的光栅参量误差和机械结构误差两方面入手,对丝杠摆杆波长扫描机构展开综合精度分析,依据凹面光栅色散原理,推导出波长λ与摆杆末端沿丝杠方向位移x,摆杆长度l,光栅常数g和入射光线与出射光线夹角半值δ之间的关系。再对等式求导,依据误差叠加原理,计算出在红外工作波段650 nm~2 400 nm范围内,其波长定标误差应不超过±1.227 nm。在实验样机上进行验证,以汞灯为光源拟合出误差与波长的关系曲线,并以氦氖激光器为光源加以验证。实验结果证明了理论计算的正确性,该分析方法为双光栅光谱仪零部件精度指标的确定提供了依据。     

一种用光栅测定光波波长的方法——最小偏向角法

本文介绍了一种用光栅测定光波波长的方法——最小偏向角法。此法可以作为光栅实验教学的选作内容。一、前言在教学实验中,用光栅测光波波长,一般都从下式出发:dsinφ=mλm=0,±1,±2……式中d为光栅常数,φ为第m级谱线的衍射角λ为入射光波长。条件是平行光垂直入射到光栅上。实验是在分光计上进行的。要使实验满足垂直入射的条件,可以利用光栅平面(刻痕所在的平面)作为反射面来进行调整。     

全息照相实验问题探讨

全息照相理论比较复杂，特别是在对实验现象的解释上，一些教材写得不够清楚.本文利用近代全息理论，对实验现象进行深入细致的分析与讨论.一、全息理论1.几何描述如图1（a）所示布置记录光路.为使讨论的问题简化并有利于再现实像，令参考光垂直人射干版.从图1（b）可看出，相邻干涉条纹的间距（光栅常数）为式中θ0为两束相干光的夹角，λ为光波波长.再现时，让与参考光相同的再现光也垂直入射在图1全息片上.其衍射角θp由光栅方程决定如图2所示，当k=0时，θp=0，表明零级衍射沿着再现光方向；当k= 1时，θ＋1=θ0，表明 1级衍射沿着原物…     

基于波分耦合器的光纤布拉格光栅传感器

为了实现对光纤布拉格光栅传感器的波长解调,使用普通的光纤波分耦合作为波长鉴别器件,将波长的变化转变成光强的变化,并用双路差动放大去除光源强度变化和外界干扰的影响。使用发光二极管(LED)作为光源以降低系统成本,因此使用调制光源和交流放大器对信号进行处理。实验达到约10με的应变测量分辨力和0．2℃的温度测量分辨力。是目前最廉价的光纤布拉格光栅传感器之一。     

He-Ne激光简化光栅常数测量

Ｈｅ－Ｎｅ激光简化光栅常数测量陈美锋（福建福州大学电子科学与应用物理系福州３５０００２）１引言根据夫琅和费衍射理论，当波长为λ的平行光投射到光栅平面上时，将在无穷远处得到一排明亮相间的光谱线，如果平行光是垂直入射光栅平面，光栅方程为［１］ｄｓｉｎθ＝...     

双缝干涉测波长实验的改进

针对人教版教材中"双缝干涉测波长"的实验存在的不足,对传统装置进行了改进.改进的实验采用激光作为光源,实验现象可以直接在光屏上观察和测量,实验操作简单、误差小.利用该装置还可以探究相邻亮条纹的间距Δx与光波波长λ、双缝间距d、光源到屏的距离L之间的关系;该实验装置还可以演示泊松亮斑、单缝衍射、小孔衍射等实验,实验现象明显.     

利用光栅测半导体激光波长

依据光栅衍射原理,采用玻璃圆柱把半导体激光扩束成片光源,通过分光计测量激光光谱谱线的衍射角,测定半导体激光波长.这种方法操作简单实用,具有较高的测量精度.     

基于闪耀光纤光栅的折射率传感技术实验研究

提出了一种基于闪耀光纤光栅传感技术的折射率测量新方法,即采用SLED作为光源,通过检测闪耀光纤光栅透射谱强度实现折射率的测量.实验证明,当环境折射率在1.372 3~1.453 2之间变化时,闪耀光纤光栅透射功率从0.611~0.472 mW线性下降,其灵敏度达到1.718 μW/（0.001折射率变化）.该检测方法具有结构简单、无需波长检测、灵敏度高、易于工程化等优点.     

电子被光驻波衍射——Kapitza—Dirac效应

当我们用肉眼注视一张光盘 ,通常会看到彩虹 .这一现象是源于自然光 (白光 )被光栅所衍射 .这里 ,光栅参数ｄ是ＣＤ光盘轨迹之间的距离 ,它的大小与可见光的光波波长 (λ =4 0 0— 70 0ｎｍ)相当 .按照经典物理的光栅公式 ,ｓｉｎθｎ=ｎ·λｄ,ｎ =0 ,± 1,± 2 ,… ,长波红光比短波蓝光具有更大的衍射角θｎ,结果不同颜色的光发生色散 ,形成了彩虹 .如果我们以单色光垂直照射ＣＤ光盘 ,所见到的将是以不同角度 (θ1,θ2 ,…… )散开的一系列光斑 .192 7年 ,Ｄａｖｉｓｓｏｎ和Ｇｅｒｍｅｒ用单晶镍完成了电子被周期晶格衍射的实验 ,证实了…     

亚波长介质光栅的闪耀特性分析

采用严格耦合波理论与矩阵LU分解法,求解了亚波长矩形介质光栅的衍射场,给出了TE和TM偏振波的耦合波方程组及其矩阵形式.通过数值计算分析了TE和TM偏振波的入射角、刻槽深度、入射波长等参量对＋1级衍射波衍射效率的影响.结果表明,当Λ=0.5λ0,θ=55°,d=0.38λ0,λ=10.6 μm时可以实现对TE偏振波＋1级的闪耀,衍射效率达到近90%,同时具有较宽广的角度适应范围.     

“动栅式”分光计的设计与实验研究

采用逆向思维的方式,设计了"动栅式"分光计,观测了汞灯部分谱线的衍射图谱,推导出光源波长与光栅转角θ的关系,实验结果与数据模拟和汞灯标称谱线相吻合.     

三维光栅的演示实验

在衍射光栅教学中,一般只做一维光栅和二维光棚的演示实验。而对于三维光栅,一般只讲晶体的x射线衍射,而不做演示实验(主要因为x射线设备较贵)。 本文介绍一种简单的演示方法,即用激光干涉法拍摄三维光栅,在分光计上进行演示。 采用两平行激光束拍摄全息光栅,两光束的夹角为θ,其空间频率如下式所示:若激光波长λ的单位用毫米,则v的单位是条/毫米。当所拍摄的干涉条纹空间周期比全息干板的乳胶层厚度还小时,干涉条纹便显示出一定的深度分布,此时必须把它看成是三维光栅即体光栅。如用乳胶厚度为7μ的银盐全息干板拍摄全息光栅,当干涉条纹超…     

基于宽谱光源的光纤传感波长解调系统的研究

研究制作了基于宽谱光源的光纤传感波长解调系统, 以多光纤光栅作为波长参考基准、采用可调谐光纤法布里-珀罗(F-P)滤波器作为波长扫描器件。系统中采用三次多项式拟合的方法对滤波器锯齿波的扫描电压与透射波长关系曲线进行非线性拟合, 解决可调谐光纤F-P滤波器的电压—波长非线性关系对系统测量带来的较大误差问题, 实现波长的高精度解调。采用五光纤光栅做波长参考, 单根光纤光栅传感器的解调实验结果表明：待测光纤光栅布拉格波长短期测量分辨率为3.5 pm, 长期测量稳定性为7 pm。采用该系统对光纤非本征法布里-珀罗干涉型(EFPI)应变传感器的测试结果表明, 测量应变灵敏度为2.41 nm/με, 并且应变和波长之间存在良好的线性关系, 线性相关度达到0.99991。     

测量场致发光片色度的实验设计

报导了用平面光栅单色仪测量场致发光片光源色度的实验方法, 并简单介绍了场致发光片的结构和发光原理.     

基于泰伯效应的高斯光束尺寸测量

光栅用在高斯光束参数测量中的突出优点是方法简单，成本较低，全息光栅由于其制备容易，无周期误差而比一般光栅具有更多的优点。在用光栅进行光斑测量的实验中，观察到由全息光栅引起的泰伯（Ｔａｌｂｏｔ）效应携带有关光斑参数的有用信息，本文提出了一种基于泰伯效应的测量方法，只需测定条纹间隔就能确定高斯光束尺寸，因此降低了对光源或光栅定位精度，电路和光源稳定性的要求，文中聚焦高斯光束照明全息光栅时光场分布，及其     

i=0替代i≠0的误差分析

用透射光栅测定光波波长,一般在分光计上进行,常用的方法是使i=0,这时光栅方程 dsinθ=kλ k=±1,±2,… (1) 当入射光束与光栅面法线成i角时,根据相邻光束的光程差计算,光栅方程为 d(sini±sinθ)=kλ (2) k=±l,±2,…式中“+”号表示入射光束与衍射光束在法线的同侧,而“-”号表示入射光束和衍射光束在法线的异侧。通常实验是在调节好分光计后,把透射光栅置于平台上,使汞灯光源通过平行光管垂直照射到光栅上,转动望远镜到一侧衍射