《CD光盘轨道间距测量》-农学论文，农业论文-论文范文参考-科学狗论文网

标题

CD光盘轨道间距测量

范文

高范平　沈范申　沈自达

[摘要]从合适的角度看光盘，在日光下可见彩色的辐射光带，而且不同的观察角度，光带的色彩不同。当白光照射到这种反射光栅上时，由于光栅衍射的作用，产生彩色光带，其色彩取决于光栅常量和观察角度。本实验就用一种简单的方法来测量CD光盘的光栅常量。

[关键词]激光发射系統；光栅常量；光栅衍射

[中图分类号]TP333.4 [文献标识码]A

光盘是一种常见的数字信息的载体，从上到下主要分为五层，即基板、记录层、反射层、保护层、印刷层。从某个角度看光盘，在日光下可见彩色的辐射光带，而且不同的观察角度，光带的色彩不同。如果仔细观察光盘表面，会发现光盘上有一道道密集的“光道”，在“光道”上布满了一个个长短不一的“凹坑”。正是这些“凹坑”记录了数字信息“1”和“0”。这些“光道”在宏观上表现出空间周期性，在反射层的作用下，光盘相当于一种一维反射光栅。当白光照射到这种反射光栅上时，由于光栅衍射的作用，产生彩色光带，其色彩取决于光栅常量和观察角度。本实验就用一种简单的方法来测量CD光盘的光栅常量。

1 CD光盘轨道间距测量方法与基本操作

1.1 基本原理

1.1.1 光盘以台或槽面的形式记录信息，信息轨道呈阿基米德螺线形排列，可看成同心圆环。信道起源于中心位置，结束于光盘边缘。由于道间距很小很小，所以在一定区域内可将光盘磁轨道视为反射光栅。测量时利用激光照射光盘，光盘会发生明显的光栅衍射现象，由反射光栅性质得出光栅常量（即道间距）。

光栅方程为： dsin θ= kλ（1）

式中d 为光栅常量，即磁轨道间距；θ为衍射角；λ为入射光波长（这里λ= 633nm）；k 为衍射级。

1.1.2 经过推断：（2）

式中h表示一级衍射斑点（ k = ±1）到零级衍射斑点的距离，S表示零级衍射斑点到光盘的垂直距离。

由（1）、（2）式得：（3）

1.2 实际CD光盘轨道间距测量

第一步：调节光盘与木板的距离，使S等于200mm，用记号笔标出光点在白纸上的位置；

第二步：改变S的大小，按S=250mm、300mm、350mm、400mm、450mm、500mm、550mm，重复步骤一；

第三步：每次改变S的大小以后都要重新调节光盘的位置，使白纸上的亮点都打在之前画好的直线上，并且使零级亮点与孔重合；

第四步：对于不同S，用不同的符号标记白纸上的点，加以区别。

1.3 实验数据及处理

实验结束后，取下粘在木板上的白纸，用直尺量出白纸上每一个标记的点离小孔的距离，并记录。（为了减小误差，可以量出同一S，同一级（K），小孔上下对称的两亮点距离为2h，则这两个亮点与小孔的距离都为h。）

2 结语

用简单的仪器和简便的方法测出CD光盘的轨道间距为d=1.609±0.014（μm），一般CD轨道间距约为1.6微米，误差甚小。

误差的主要来源有以下几点：

在材料方面：我经过多次选择，最后选定一块90cm*20cm的木板。这是我能找到的最好的木板了，但是木板不够直，有地方凹陷，光衍射到木板上再进行h的测量时会有误差。另外，氦—氖激光的波长用633nm代入，与实际氦—氖激光器发出的波长可能有一定出入。

在仪器调节方面：虽然经过调节（具体方法见四、实验方法与步骤），但无法实现激光严格水平射出，无法实现激光严格垂直打在光盘上。导致木板上的衍射光斑不能严格地落在之前所画的直线上。

在实验操作方面：无法正确标记木板上衍射光斑的位置。

在实验理论方面：光盘只能在某个局部区域看成等效光栅，所以衍射光斑很难在木板上排成一条严格的直线，会呈现一定的弧度。

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