[发明专利]光栅位置调节装置

说明书

技术领域

装置用于光栅实验中对光栅的位置进行调节，保证光栅刻痕的垂直线（光栅刻痕的分布方向）与入射光保持垂直和光栅刻痕平行于入射光狭缝。

背景技术

在光学实验或光学应用中常使用光栅，光栅的位置对衍射光有比较大的影响，为了保证结果的正确和统一，需要对光栅的位置进行准确调节。在大学光栅实验中，光源是一个细小的长狭缝，经过一个透镜成平行光入射到光栅上，衍射光经过一望远镜后进入眼睛观察，经过眼睛聚焦看到的衍射光仍然为一个狭缝（简称衍射条纹）。

光栅实验对光栅位置的要求是：光栅刻痕的垂线与刻度盘平行，光栅刻痕的垂线与入射光垂直，并不要求光栅平面与刻度盘垂直。而当前大学物理实验中是通过调节载物台螺钉从光栅反射的自准直十字像来观察光栅是否垂直于刻度盘，由于光栅是透光的，反射像比较浅，观察比较吃力，学生经常在这个步骤花费很多时间；另外，即使光栅平面垂直于刻度盘平面，也不能保证光栅平面内的光栅刻痕垂直于刻度盘，从而使测得的衍射角偏小。

发明内容

本发明可以省略载物台的调节，利用衍射光的特性调节光栅的位置。

本发明的技术方案是：装置主要包含光栅、光栅夹、门型固定架、水平调节弹簧和螺钉、竖直调节螺钉。通过水平调节弹簧和螺钉，保证入射光垂直于光栅刻痕的垂线方向；通过调节竖直螺钉使光栅刻痕的垂线与刻度盘平行。

本发明的有益效果是：衍射光比较明亮，易于观察；通过把载物台的调节改变为光栅的水平方向和竖直方向的调节，水平调节和竖直调节相互独立，提高调节效率。

附图说明

图1是光栅示意图。

图中1.光栅刻痕， 2.光栅刻痕的垂直方向（光栅刻痕的分布方向）。

图2是光栅正入射和斜入射示意图。

图中1.平行入射光，2.光栅（光栅刻痕分布方向），3.零级条纹，4.衍射条纹，零级条纹和衍射条纹的夹角为衍射角。正入射：入射的平行光垂直于光栅刻痕分布方向，此时衍射角为最小。斜入射：入射的平行光不垂直于光栅刻痕分布方向，此时衍射角比正入射大。

图3为实验装置图。

图中1.竖直方向调节螺钉，2.光栅，3.门型固定框架，4.弹簧，5. 水平调节螺钉， 6.光栅固定夹。

具体实施方案

在光栅实验中，望远镜平行于角度刻度盘移动，通过望远镜观察衍射条纹，从而测量衍射角。

平行光正入射到光栅上，此时的衍射角最小，调节螺钉（5），在弹簧作用下拉动光栅（2）移动，使望远镜中观察到衍射条纹向零级条纹移动，当衍射条纹不再向零级条纹移动而即将发生向相反方向移动时，停止调节螺钉（5），此时入射光正入射到光栅上。

衍射条纹的分布与光栅刻痕的分布方向相同，所以要保证光栅刻痕的分布方向与望远镜移动平面保持平行。当光栅刻痕与光源狭缝不平行时，此时测得的是衍射角在望远镜移动平面的投影，结果将偏小，此时调节螺钉（1），在望远镜中观察到的各衍射条纹等高时停止调节，此时光栅刻痕平行于光源狭缝，光栅刻痕的分布方向平行于刻度盘。