VirtualLab基础实验教程 | 您所在的位置:网站首页 › 闪耀光栅闪耀角入射会回光 › VirtualLab基础实验教程 |
文章目录
前言一、闪耀光栅原理简介1、回顾多缝夫琅禾费衍射2、闪耀光栅
二、Virtualab仿真1、搭建光路2、分析器设置
三、7.6.1.18版本的操作区别四、结果展示1、改变波长2、改变光栅角度3、同时改变两个参数
总结附
前言
本篇为大创团队的第五篇集体作品,针对物理光学的基础实验–泊松亮斑做出了探索和尝试。 一、闪耀光栅原理简介 1、回顾多缝夫琅禾费衍射对振幅进行空间性调制的多缝衍射是单缝衍射和多缝干涉两种效应的结果。 I ( P ) = I 0 ( s i n α α ) 2 ( s i n N δ 2 s i n δ 2 ) 2 I(P)=I_0(\frac{sin\alpha}{\alpha})^2(\frac{sin\frac{N\delta}{2}}{sin\frac{\delta}{2}})^2 I(P)=I0(αsinα)2(sin2δsin2Nδ)2 单缝衍射因子: ( s i n α α ) 2 (\frac{sin\alpha}{\alpha})^2 (αsinα)2,其中 α = π λ a s i n θ \alpha=\frac{\pi}{\lambda}asin\theta α=λπasinθ 可以看出衍射极大时, θ = 0 \theta=0 θ=0 多缝干涉因子: ( s i n N δ 2 s i n δ 2 ) 2 (\frac{sin\frac{N\delta}{2}}{sin\frac{\delta}{2}})^2 (sin2δsin2Nδ)2,其中 δ = 2 π λ d s i n θ \delta=\frac{2\pi}{\lambda}dsin\theta δ=λ2πdsinθ 可以看出零级干涉主极大时, θ = 0 \theta=0 θ=0 也就是说,此时单缝衍射的中央极大与缝间干涉的零级主极大重合。但振幅型光栅作为色散原件,无色散的零级光谱占据了总能量很大的一部分,光谱分析中使用的较高级次光谱能量很小,因此衍射效率极低。 2、闪耀光栅于是,设法使单缝衍射的主极大与多缝干涉的零级主极大分开,使之不再重合。从上面的式子我们可以看出,如果单缝衍射主极大对应的角度与多缝干涉零级主极大对应的角度不再相同,此时单缝衍射的主极大与多缝干涉的零级主极大分开。 闪耀光栅的巧妙之处在于刻槽面与光栅面不平行,有一个夹角
γ
\gamma
γ,称之为闪耀角。 由于衍射极大的中央方向则是由刻槽面法线方向,且刻槽面与光栅面夹角 γ \gamma γ,故单个刻槽面衍射的中央极大与干涉m级主极大重合时, i = θ = γ i=\theta=\gamma i=θ=γ 2 d s i n γ = m λ 2dsin\gamma=m\lambda 2dsinγ=mλ 当 m = 1 m=1 m=1,入射波长为 λ B \lambda_B λB, 2 d s i n γ = λ B 2dsin\gamma=\lambda_B 2dsinγ=λB 即:波长为 λ B \lambda_B λB的1级光谱获得闪耀,并获得最大光强。 显然,闪耀光栅在同一级光谱中只对闪耀波长产生极大光强度,但由于刻槽面衍射的中央极大到极小有一定的宽度,所以,闪耀波长附近一定的波长范围内的谱线也有相当大的光强,因而闪耀光栅可用于一定的波长范围。 二、Virtualab仿真 1、搭建光路本实验用不同于前面的实验,打开光路模版需要在软件上方窗口打开光栅工具箱: 在Gratings中的2D光栅中选择锯齿形光栅即闪耀光栅 此后对光栅级次分析器做修改。 选择傅立叶模态法时,点击Edit进入编辑 接下来,我们使用Parameter run改变参数进行仿真。 1、改变波长
接着,将角度从-60°变化到-30°,同样取21步,可以得到如下的曲线。 在parameter run中同时勾选角度和波长,即同时改变两个参量的值,同样取21步,将模式更改为Scanning。 再次回到parameter run的界面。 本篇由大创团队成员:唐艺恒、扶杨玉、黄一诺、李思潼、明玥共同完成。 闪耀光栅这篇细节较多,要注意。 本篇采用市面上流通比较广的试用版和7.6.1.18版本进行实验和演示,增强了适用性。 附祝各位高考的同学都能在自己的级次上闪耀。 |
CopyRight 2018-2019 实验室设备网 版权所有 |