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雷射光柵干涉

雷射光柵干涉

目的

觀察不同雷射光源通過光柵(grating)的結果。

 

實驗

實驗裝置:紅色雷射光源、綠色雷射光源、光柵(530條/mm)。

將紅色雷射光源及綠色雷射光源同時垂直入射於光柵(grating),觀察後方屏幕所呈的像

 

 

原理思考

1.為何有干涉現象?

2.影片中兩種光源經光柵後,在屏幕上的光點,為何兩色光光點散開的角度不一樣?

 

fig115

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),光通過在屏幕上任意之觀察點產生干涉(interference)。光柵為一狹縫數  很大的多狹縫,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。

fig210

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,故能看出各色光的差異。

 

討論

1.若雷射光不是垂直入射於光柵,則會有何種影嚮?

2.若將環境改在水中進行此實驗,干涉條紋會有變化嗎?

3.用雷射光與白光作實驗有何不同?

 

關於實驗

1.光柵即多狹縫,若不清楚狹縫干涉現象,可參考實驗O04. 雷射雙狹縫干涉。

2.此實驗使用常見的穿透式(transmission)光柵

3.可同本網站中的白光分光光碟軌道掌中光譜議做比較。

 

參考資料

"“Fundamentals 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