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白光光柵分光

白光光柵分光

目的

觀察白光經過光柵的分光效果。

 

實驗

實驗裝置:白光光源、光柵(530條/mm)、單狹縫、凸透鏡。

將白光光源垂直入射於光柵(grating),觀察後方屏幕上所呈的像

 

 

原理思考

光柵為何可以分光?

 

圖一代表以平行光垂直入射光柵,狹縫與狹縫之間的距離為 (:光柵片寬度、:狹縫數),光通過狹縫後在屏幕上任意的觀察點所產生的干涉(interference)。

光柵為狹縫數極大的多狹縫,狹縫之間的距離很小,每個縫所形成的繞射條紋會重疊而互相干涉,主要的干涉亮紋會變得非常狹窄而明亮,其它的干涉亮紋會相對較暗而看不見,因此,出現寬度極窄的干涉亮紋。

若要在點形成一亮點,必需在該點形成建設性干涉,從圖二可知,從相鄰兩狹縫出發光源的光程差是波長的整數倍,(1) 當方程式(1)成立時,可得主要亮紋的位置。 由於各色色光的波長均不相同,因此,在相同的情況下,值會不同,故能看出各色光。 

 

討論

若將光柵置換成其它條數不同的光柵,對此實驗有何影嚮?

 

關於實驗

1.本實驗所使用的光源為一強光源,在一般教室仍能看出白光分光的效果。所用光柵530條/mm。

2.可同本網站中的雷射光柵干涉光碟軌道掌中光譜議做比較。

 

參考資料

 “Fundamental of Physics", 7th ed., John Wiley & Sons, 2005, New York. Ch36.D. Halliday, R. Resnick, J. Walker

 

指導老師

謝奇文

 

撰稿

黃時霖