《CD-R光盘轨道密度的测定》实验提要

实验16《CD-R光盘轨道密度的测定》实验提要实验课题及任务《CD-R光盘轨道密度的测定》实验课题任务是，测量一张CD-R光盘的轨道密度。实验提示⑴用一张废旧的CD-R光盘制作一个平面反射光栅，规格尺寸约为10×20mm2，固定在光栅座上，根据光栅衍射原理，利用分光仪和光源(如汞灯、钠灯或激光器任选)，参照《用透射光栅测定光波波长》实验，设计出实验方案。⑵用一张废旧的CD-R光盘利用粘贴遮盖的方法制作一个平面反射光栅(制作时不用把光盘损坏，用黑纸把不需要的部分遮住即可)，根据光源的已知光谱(如激光器光源)，利用平面反射光栅反射光的衍射现象，在光屏上能得到衍射花样，分析衍射花样，找出规律，设计出实验方案。学生根据自己所学知识，设计出《CD-R光盘轨道密度的测定》的整体方案，内容包括：(写出实验原理和理论计算公式；选择测量仪器；研究测量方法；写出实验内容和步骤。)然后根据自己设计的方案，进行实验操作，记录数据，做好数据处理，得出实验结果，写出完整的实验报告，也可按书写科学论文的格式书写实验报告。设计要求⑴通过在实验室用目测的方式观察平面反射光栅的衍射现象，绘制出光路图，通过对光路图的分析，找出光栅方程与光路图中的那些物理量(即待测量的物理量)有关，根据光栅方程和待测物理量的关系推导出计算公式，写出该实验的实验原理。(注：这一步是本实验的关键所在，得先到实验室观察实验现象，通过实验现象的观察，绘制出光路图，分析论证，找出规律，才能写出实验原理。)⑵该实验有多种方法，可以根据上面的提示来设计，也可以根据自己的设想和方法来设计。⑶选择实验仪器，CD-R光盘自备、米尺(10m/0.005m、3m/0.001m、30cm/0.1cm)、光源(汞灯、钠灯、激光器)、分光计、光屏自制、也可以自制辅助器件。⑷设计出实验方法和实验步骤，要具有可操作性。⑸测量时那些物理量可以测量一次，那些物理量必须得多次测量，说明原理。⑹实验结果用标准形式表达，即用不确定度来表征测量结果的可信赖程度。实验仪器的选择及提示⑴光栅：平面反射光栅自制，选分光计作为测量仪器的实验，要制作一个规格尺寸约为10×20mm2的光栅，固定在光栅座上，以备使用。选用衍射光屏方法的实验，用一张废旧的CD-R光盘利用粘贴遮盖的方法制作一个平面反射光栅(制作时不用把光盘损坏，用黑纸把不需要的部分遮住即可)。⑵米尺：10m/0.005m、3m/0.001m、30cm/0.1cm任选。⑶光源：钠灯、汞灯、激光器，任选。⑷分光计实验室提供。⑸可以自制实验器材，如条型光屏，自带胶带和光屏用纸，也可以借助现有实验室的条件。实验所用公式及物理量符号提示⑴光栅方程:kdsin(k=0、1、2、3、……)式中bad(其中a为光栅缝宽，b为相邻缝间不透明部分的宽度)为相邻狹缝之间的距离，称为光栅常数，为光波波长，k为衍射光谱线的级次。⑵用x表示谱线到0级谱线的距离，用y表示光栅到0级谱线的垂直距离。提交整体设计方案时间学生自选题后2~3周内完成实验整体设计方案并提交。提交整体设计方案，要求用纸质版供教师修改。思考题⑴光栅与光屏之间的距离多远比较合适？⑵激光光源照射反射光栅的角度在什么范围内较合适？⑶改变光源和光栅的距离是否对衍射花样有影响？⑷如何确定0级谱线的位置？⑸光栅与光屏的距离测量，该实验应采用单次测量还是多次测量？单次测量能否满足测量精度的要求？参考文献参阅各实验书籍中的夫琅和菲衍射原理及光栅衍射原理。《创造性物理演示实验》宣桂鑫江兴方编著华东师范大学出版社实验五十三CD光栅。《基础物理实验》沈元华陆申龙主编高等教育出版社实验3-14《利用钢尺测量激光的波长》。