光碟片軌距量測

以雷射打至光碟片表面，由反射條紋算出光碟片的軌距。

實驗裝置

實驗目的

觀察和測量雷射的干涉條紋，以瞭解發生干涉的條件與干涉現象的特徵。

實驗演示

孔(即雷射光垂直入射)，再將光碟片裝在支架上(亦垂直桌面)，發現屏幕(也要垂直桌面)上有由光碟片反射而得的光點。上圖僅為示意圖，實際上φ角(反射光和入射光的夾角)可能相當大，除m=1、m=2的反射光點外，其餘φ角太大，可能不會照在屏幕上而照在天花板上，若m=1的反射光點也找不到時，可將L縮短試試看。
測量雷射光源至光碟片的距離L，再測量m=1之反射光照在屏幕上的光點至雷射光源的距離x1、m=2之反射光照在屏幕上的光點至雷射光源的距離x2……

可得d，為光碟片上的軌距。

示範實驗

原理說明

一般光碟片上的彩色紋路，其實是微小的反射光柵，其表面密布細小的劃線

A、B分別為經由兩相鄰軌道反射的雷射光，入射角為f，反射角為q，軌距為d入射光的光程差為S1，反射光為S2又可表為S1 = dsinθ  S2 = dsinφ

整個繞射光程差為l S1 - S2 l =  l dsinθ- dsinφl

光碟軌距造成的光程差是波長的整數倍，所以mλ= d l sinθ- sinφl

劃線間隔被稱為光柵間距(若寬w中有N條劃線，d=w/N)每個整數代表不同的線

這些整數可用來標示線，稱作階數，線被稱作零階、一階、二階線…

當已知波長的光射入光柵，我們便可以使用此關係式得到光柵的間距d。

若將實驗中將入射角θ定為0，則公式可以簡化成mλ= d sinφ，m=0.1.2.3…

思考問題

各種光碟片軌距如下，光碟片軌距和其性質(ex 讀取方式、容量)有何關係?
CD:1600nm
DVD:740nm
Blue-Ray:340nm

生活中的應用

由x光繞射條紋觀察晶體的微觀結構 ex DNA模型的建構是由x光繞射數據所得。

參考資料

Fundamentals of Physics, Halliday

工作人員

鍾旻峰、鄭兆文、陳柏中、魏銘良

劉強生、蘇明彥、周貞佑

指導老師

傅昭銘教授