李明洋,成立贤,顾吉林

• 1:辽宁师范大学物理与电子技术学院

摘要(Abstract)：

本文针对2023年IYPT的第四题“彩色线”进行研究。当光源发射的光线照射到光盘表面时，会在光盘中央产生一条明显的光亮条纹，且颜色会随着光盘倾角变化，基于这一生活中的现象，本文通过理论推导、仿真模拟、搭建实验系统进行研究，旨在探究光盘上的光学现象，包括亮条纹产生的机理、CD与DVD光盘的光栅常数，揭示单一亮条纹生成的原因，以及倾角变化对亮条纹颜色和位置的具体影响。研究结果表明：CD、DVD光盘的光栅常数分别约为1.6μm和0.74μm; CD和DVD光盘发生衍射时，亮条纹始终在观测者与光源的角平分线上；当光盘的倾角等于零时，衍射光的波长理论值为533.333nm,实验测量平均值为533.330nm,颜色为绿色；亮条纹的颜色与光盘的倾角具有定量关系，对于绿光来说，每一个入射角，都对应着一个光盘倾角的区间，且当水平入射角=0.37rad,光盘倾角=0.9rad时，绿光的光强最大。

关键词(KeyWords)： 光盘;传输特性;光线;光栅常数;衍射光波长

Abstract:

Keywords:

基金项目(Foundation): 2021年辽宁省普通高等教育本科教学改革研究项目一般项目(辽教办[2021]254号);; 2023年辽宁师范大学教育教学改革研究(教学方法改革类)重点项目(LSJGJXFF202303)

作者(Author): 李明洋,成立贤,顾吉林

参考文献(References)：

• [1] 高范平，沈范申，沈自达.CD光盘轨道间距测量[J].农村经济与科技，2018,29(4):271,249.GAO F P,SHEN F S,SHEN Z D.Measurement of CD track spacing[J].Rural Economy and Science and Technology,2018,29(4):271,249.(in Chinese)
• [2] 赵伟，张增明.衍射光栅特性研究实验[J].物理实验，2017,37(10):22-25.ZHAO W,ZHANG Z M.Experiment of characteristics of diffraction grating[J].Physics Experimentation,2017,37(10):22-25.(in Chinese)
• [3] De LUCA R,Di MAURO M,FIORE O,et al.A compact disc under skimming light rays[J].American Journal of Physics,2018,86(3):169-173.
• [4] KRUGLYAK H.The compact disc as a diffraction grating[J].Physics Education,1991,26(4):255-256.
• [5] 柏栋，卞永成.干涉法测量光栅常数[J].大学物理，2011,30(11):58-61.BAI D,BIAN Y C.A new measurement of grating constant based on interference[J].College Physics,2011,30(11):58-61.(in Chinese)
• [6] 金芳洲.光栅实验中测量光栅常数的两种辅助方法[J].大学物理，2020,39(1):48-52,56.JIN F Z.Two methods for measuring grating constants in grating diffraction experiment[J].College Physics,2020,39(1):48-52,56.(in Chinese)
• [7] FERNáNDEZ-DORADO J,HERNáNDEZ-ANDRéS J,VALERO E M,et al.A simple experiment to distinguish between replicated and duplicated compact discs using Fraunhofer diffraction[J].American Journal of Physics,2008,76(12):1137-1140.
• [8] 单会会，马书炳，张辉，等.基于CD/DVD光盘的光栅衍射演示实验[J].物理实验，2018,38(2):34-35,46.SHAN H H,MA S B,ZHANG H,et al.Demonstration experiment of grating diffraction using CD and DVD disc[J].Physics Experimentation,2018,38(2):34-35,46.(in Chinese)
• [9] 巴音贺希格.衍射光栅色散理论与光栅设计、制作和检验方法研究[D].长春：中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所),2004.Bayanheshig.The study on the dispersion theory,design,manufacture,and efficiency test of diffraction gratings[D].Changchun:The Chinese Academy of Sciences (Changchun Institute of Optics,Fine Mechanics and Physics),2004.(in Chinese)