实验：一维平面反射光栅衍射测量激光波长-实验报告
实验： 一维平面反射光栅衍射测量激光波长
一．实验目的
1.观察光栅衍射现象。
2.利用一维平面反射光栅衍射测量激光波长。
二．实验原理 光栅衍射：
光栅：屏函数是空间的周期函数的衍射屏，即具有周期性结构的衍射 屏。一般常用的刻划光栅是在玻璃片上刻出大量平行刻痕制成，刻痕 为不透光部分，两刻痕之间的光滑部分可以透光，相当于一狭缝。精制的光栅，在1cm 宽度内刻有几千条乃至上万条刻痕。 透射光栅：利用透射光衍射
反射光栅：利用反射光衍射。比如，在镀有金属层的表面上刻出许多平行刻痕，两刻痕间的光滑金属面可以反射光。直尺表面刻痕可看作“一维平面反射光栅” 平面反射光栅衍射：
激光笔输出光以大角度斜入射到镜面（如家中光滑桌面）时，反射 光在观察屏（如墙面）上形成一个光斑。
激光笔输出光以大角度斜入 射到平面反射光栅表面(如直尺)，在观察屏(墙面)上会看到一排规则排列的衍射光斑。
激光笔输出光以大角度斜入射到直尺表面刻度线 形成的一维平面反射光栅时，直尺表面A 位置和B 位置的光到达观察屏C 位置时的光程差可以写作：δ= ∠OBC-∠OAC=d （cos k β-cos α）， 由光栅衍射原理可知，当光程差为零或者为入射光波长的整数倍 时，即δ= k λ(k= 0, ±1, ±2, ±3,...) 时，观察屏上就会出现亮斑。
δ=∠ OBC-∠OAC=d （cos k β-cos α）=d （
222
2k
h
L L +-
21
21
1h
L L +），d 是直尺表面刻度线形成的反
射光栅常数(通常为0.5 mm 或者1 mm)，1h 是激光笔出光口到直尺表面的垂直距离，1L 是激光笔出光口到直尺表面光斑中心的水平距离，k h 是观察屏上衍射斑到直尺表面的垂直距离，是2L 观察屏到直尺表面光斑中心的水平距离。上述物理量在实验上都是容易测量得到的。
三．实验主要步骤或操作要点
实验器材1. 低功率激光笔（最好是发红光）；
2. 一把最小分度值为0.5mm 或1mm 钢尺（或塑料尺）作为“一维平面反射光栅”；
3. 墙面作为观察屏（与直尺表面的垂直距离大于1 m ）；
4. 另一把直尺，用于测量1h 和k h ；
5. 一把卷尺，用于测量1L 和2L ；
实验步骤：
1. 搭建并调节实验光路：初始时，激光笔输出光垂直于观察屏（墙面）；然后将激光笔出光口稍微向下倾斜，大角度入射到直尺0刻线所在边缘，根据观察到的衍射斑调整光路，保证衍射斑沿竖直方向分布。
2. 分别观测并拍摄直尺表面分度值为0.5mm 或1mm(二选一即可)的刻度线(相当于平面反射光栅常数d 分别为0.5mm 或1mm)反射光形成的衍射斑阵列，测量0,±1,±2级衍射斑中心位置距离桌面（直尺表面）的垂直距离及相关物理量1h 、k h 、1L 、2L (各物理量均单次测量即可)。 注意事项：禁用大功率激光笔！！实验中禁止将激光聚焦！！ 做好激光防护，既要保护自己，也要避免误伤他人！ 严禁用眼睛直视激光束，以免造成视网膜损伤。
近距离长时间观察激光光束及其散射光，会使眼睛感到疲惫。 观察屏平面垂直于桌面和直尺表面。
在正常光线下调节光路，暗环境下测量时衍射斑更加清晰可辨。 四．实验数据
本实验采用d=0.5mm 分度值的钢板尺作为反射面进行光栅衍射。卷尺精确到毫米刻度。
δ=∠ OBC-∠OAC=d （cos k β-cos α）=d （
222
2k
h
L L +-
21
21
1h
L L +），将表格中上述数据代入上述公
式，d=0.5mm 可得0δ=0.00376849x 7
10
-m ，1δ=6.582770x 7
10
-m ，2δ=13.396979x 7
10
-m ，
1-δ=-6.671856x 710-m ，2-δ=-13.002354x 710-m ，由δ= k λ可知0λ=0，1λ=6.382770x 710-m,2λ=6.698490x 710-m,1-λ=6.471856x 710-m,
2-λ=6.501177x 7
10
-m ，
-
λ=6.513572x 710-m ，0λ=6.5x 710-m 计算λ的不确定度：
A S =
()()()()3
x 42
022********λλλλλλλλ-+-+-+---=0.0782456x 7
10
-m ，相对误差
E=1.201217%，P=68.3%。
用Excel 表格作图如下：纵轴单位为1x 7
10-m ，可以看出δ与k 近似成线性关系。 经计算机线性拟合可知，λ=6.513580x 710-m ，基本与上述计算的平均值一致。
六．实验结论及现象分析
结论：激光笔的波长λ=（6.513572±0.0782456）x 7
10-m ，E=1.201217%，P=68.3%。经查阅激光笔说明书可知，此结果与说明书上的波长650nm 相差不到1%，因此达到了实验目的。
现象分析：在经过刻度尺衍射的观察屏上的衍射斑中，在主极大周围，靠上侧的是-1，-2，…等级衍射斑，靠下侧的是1，2，…等级衍射斑，这是由衍射的光程差公式决定的。 七．讨论问题
为什么可以用刻度为毫米量级的尺子测量几百纳米量级的光波长？
由于反射面与观察屏之间的距离可以很大，由δ= ∠OBC-∠OAC=d （cos k β-cos α）
=d ）
（
2k
21
12k
2
2
2h
L L h
L L +-
+，可知，当反射面、观察屏、光源之间的距离合适时，可以使光程差δ达到足够小，以至达到微米级别，因此再利用光栅衍射公式可以直接求出δ对应的波长。
八．对本实验的意见、建议、感想和体会
1.实验中采取的大多是点光源而非线光源，并且由于激光的功率较低，所以可以观察到的衍射斑很有限，因此，测量条纹间距较难观察。
2.实验中为保持稳定，须反复调节激光笔和直尺，每次只能测量一两个数据，误差较大。最好可以在调节好后固定激光笔的位置。
3.不建议采用塑料尺，实验中透射导致光能损失较大。
实验器材与实验照片
主极大
各级
次极
大
光栅衍射实验—光波波长的测量
光栅衍射实验—光波波长的测量 光栅衍射实验是一种利用光栅条纹进行衍射的实验方法，通过测量衍射条纹的位置及 其对比度等参数，可以求出光波的波长，并且还可以用来研究光栅的特性。 一、实验原理 1.光栅的概念 光栅是一种特殊的光学元件，它是由若干个平行排列的细缝或反射率不同的条纹组成的，当光线垂直入射到光栅上时，经过衍射后，会形成一系列等间距、亮暗交替的光条纹。这些光条纹的位置和强度是与光波的波长和光栅的特性相关的。 2.光栅衍射的原理 当一束平行光垂直入射到光栅上时，在光栅的每个细缝处都会产生不同程度的衍射， 形成多个次级光源，这些次级光源再次经过衍射后形成的干涉条纹就是我们所要研究的光谱。在光栅衍射中，由于光栅条纹之间的间隔很小，因此形成的光谱具有非常高的分辨率。 3.衍射条纹的位置 根据衍射理论，在一般情况下，衍射条纹的位置由以下公式给出： d*sinθ = mλ 其中，d是光栅的格距，θ是衍射角度，m是整数，表示衍射的级次，λ是光波的波长。 4.扩展光源的作用 为了使衍射条纹更加明显、清晰，实验中一般采用扩展光源的方法，不仅可以提高对 比度，减小空间干涉等因素对结果的影响，还可以使得整个光栅区域都能够有光照射，避 免产生阴影和动态散斑等现象。 二、实验步骤 1.实验器材：光栅、氢灯、狭缝、屏幕等。 2.调整光源：将氢灯放置在与狭缝相距15~20cm的位置，用狭缝筛选出单色光源。 3.调整光路：将单色光经过准直透镜后垂直入射到光栅上，同时加入扩展光源，使得 整个光栅区域都得到光照射。 4.观察条纹：将屏幕置于衍射的适当位置，观察衍射条纹，测量其位置及对比度等参数，调整前面的步骤，使得衍射条纹达到最佳状态。
光栅测定光波波长实验报告
光栅测定光波波长实验报告 一、实验目的 本实验旨在通过光栅测定光波波长的实验，掌握光栅的原理、构造和使用方法，了解光波的本质和特性，研究不同波长的光在光栅上的衍射现象及其规律，并通过实验数据计算出不同波长的光波的波长值。 二、实验原理 1. 光栅原理 光栅是一种具有许多平行等间距凹槽或凸棱形成的平面透镜。当平行入射线照射到光栅上时，会发生衍射现象。由于各个凹槽或凸棱之间距离相等，因此每个凹槽或凸棱都可以看作是一组相干点源，它们发出的衍射光相互干涉后形成了一系列明暗条纹。这些条纹被称为衍射谱。 2. 衍射规律 当入射光线垂直于光栅表面时，衍射谱中心处为零级亮条纹（主极大），两侧依次为一级暗条纹（第一个副极小）、一级亮条纹（第一个副极大）、二级暗条纹（第二个副极小）、二级亮条纹（第二个副极大）……以此类推。衍射角度θ与波长λ和光栅常数d之间的关系为：sinθ=nλ/d，其中n为整数，称为衍射级数。
三、实验步骤 1. 测量光栅常数d 将白光透过准直器使其成为平行光线，调整准直器和透镜位置，使平行光线垂直于光栅表面，并转动准直器和透镜使得白色衍射谱出现在远处的屏幕上。测量出零级亮条纹的位置，并记录下屏幕距离光栅的距离L1。 移动屏幕至一级亮条纹位置，测量出一级亮条纹到零级亮条纹的距离L2。 计算出光栅常数d=L2/n，其中n为总共出现了多少个一级亮条纹。 2. 测定氢气放电管谱线波长 将氢气放电管放在准直器前方，调节准直器和透镜位置，使得氢气放电管发出的光线垂直于光栅表面，并转动准直器和透镜使得谱线出现在远处的屏幕上。 测量出零级亮条纹的位置，并记录下屏幕距离光栅的距离L1。 移动屏幕至一级亮条纹位置，测量出一级亮条纹到零级亮条纹的距离L2。 计算出氢气放电管谱线波长λ=sinθd/n，其中n为总共出现了多少个一级亮条纹。 3. 测定汞灯谱线波长 同样将汞灯放在准直器前方，调节准直器和透镜位置，使得汞灯发出的光线垂直于光栅表面，并转动准直器和透镜使得谱线出现在远处的
实验：一维平面反射光栅衍射测量激光波长-实验报告
实验: 一维平面反射光栅衍射测量激光波长________________________________ 一.实验目的 1. 观察光栅衍射现象. 2. 利用一维平面反射光栅衍射测量激光波长. 二?实验原理 光栅衍射: 光栅：屏函数是空间的周期函数的衍射屏，即具有周期性结构的衍射屏.一般常用的刻 划光栅是在玻璃片上刻出大量平行刻痕制成，刻痕为不透光部分，两刻痕之间的光滑部分 可以透光，相当于一狭缝.精制的光栅，在Icm宽度内刻有几千条乃至上万条刻痕。 透射光栅:利用透射光衍射 反射光栅：禾U用反射光衍射。比如，在镀有金属层的表面上刻出许多平行刻痕，两刻痕间的 光滑金属面可以反射光。直尺表面刻痕可看作“一维平面反射光栅” 平面反射光栅衍射： 激光笔输出光以大角度斜入射到镜面（如家中光滑桌面）时，反射光在观察屏（如墙面) 上形成一个光斑. 激光笔输出光以大角度斜入射到平面反射光栅表面（如直尺),在观察屏（墙面）上会看到一 排规则排列的衍射光斑。 激光笔输出光以大角度斜入射到直尺表面刻度线形成的一维平面反射光栅时，直尺表面A 位置和B位置的光到达观察屏C位置时的光程差可以写作：= OBC- 0AC=d （CoS k—CoS ）, 由光栅衍射原理可知，当光程差为零或者为入射光波长的整数倍时，即=k （k= 0, 1, 2, 3,.??）时，观察屏上就会出现亮斑。 = OBC— OAC=d（cos k-cos ）=d ( 。L2- r-L j—-），d 是直尺表面刻度线 k C2 Γ2 I 2 ，2 〈2 h k L I h I 形成的反射光栅常数（通常为0.5 mπ或者1 mm）h1是激光笔出光口到直尺表面的垂直距离， L I是激光笔出光口到直尺表面光斑中心的水平距离, h k是观察屏上衍射斑到直尺表面的垂 直距离，是L 2观察屏到直尺表面光斑中心的水平距离.上述物理量在实验上都是容易测量
大物实验报告——用光栅测量光波波长
实验5.8 用光栅测量光波波长 实验目的 1) 学习调节和使用分光仪观察光栅衍射现象。 2) 学习利用光栅衍射测量光波波长的原理和方法。 3) 了解角色散与分辨本领的意义及测量方法。 实验仪器 JJY 分光仪(1' )、光栅、平行平面反射镜、汞灯等。 实验原理 1.光栅方程 光栅是一种重要的分光元件，分为透射光栅和反射光栅。本实验中我们使用的是透射光棚。在一块透明的平板上刻有大量相互平行等宽等间距的刻痕，这样一块平板就是一种透射光栅，其中刻痕部分为不透光部分。若刻痕之间透光部分(即狭缝) 的宽度为a，刻痕宽度为b，则光栅常数为d=a+b。通常，光栅常数是很小的，例如，在10mm内刻有3000 条等宽等间距的狭缝。 当一束波长为入的平行光垂直照射在光栅上时，每一个狭缝透过的光都要发生衍射，向各个方向传播。经过光栅衍射，与光栅面法线成中角的平行光，经过透镜后会聚于透镜焦平面处屏上一点P，中角称为衍射角。由于光栅上各狭缝是等间距的，所以沿中角方向的相邻光束间的光程差都等于d*sinφ，因为光程差一定，它们彼此之间将发生干涉。用透镜将经过光栅衍射的平行光会聚于透镜焦平面处屏上，将呈现由单缝衍射和多缝干涉综合效果所形成的光栅衍射条纹。 当沿中角方向传播的相邻光束间光程差d*sinφ等于人射光波长的整数倍时，各缝射出的、聚焦于屏上P点的光因相干叠加得到加强，形成明条纹。因此，光栅行射明纹的条件是中必须满足 d*sinφ= kλ(k=0,±1,±2，...) 满足光栅方程的明条纹称为主极大条纹也称为光谱线，k称为主极大级数。k=±1，k=±2，…分别为对称地分布在中央明条纹两侧的第1级、第2级…主极大条纹。用分光仪测得第k级谱线的衍射角后，若已知光栅常数d,就可求出人
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光栅测波长实验报告
竭诚为您提供优质文档/双击可除 光栅测波长实验报告 篇一：光栅衍射实验报告 4.10光栅的衍射 【实验目的】 (1)进一步熟悉分光计的调整与使用; (2)学习利用衍射光栅测定光波波长及光栅常数的原理和方法;(3)加深理解光栅衍射公式及其成立条件。 【实验原理】 衍射光栅简称光栅，是利用多缝衍射原理使光发生色散的一种光学元件。它实际上是一组数目极多、平行等距、紧密排列的等宽狭缝，通常分为透射光栅和平面反射光栅。透射光栅是用金刚石刻刀在平面玻璃上刻许多平行线制成的，被刻划的线是光栅中不透光的间隙。而平面反射光栅则是在磨光的硬质合金上刻许多平行线。实验室中通常使用的光栅是由上述原刻光栅复制而成的，一般每毫米约250~600条线。
由于光栅衍射条纹狭窄细锐，分辨本领比棱镜高，所以常用光栅作摄谱仪、单色仪等光学仪器的分光元件，用来测定谱线波长、研究光谱的结构和强度等。另外，光栅还应用于光学计量、光通信及信息处理。1．测定光栅常数和光波波长光栅上的刻痕起着不透光的作用，当一束单色光垂直照射在光栅上时，各狭缝的光线因衍射而向各方向传播，经透镜会聚相互产生干涉，并在透镜的焦平面上形成一系列明暗条纹。如图1所示，设光栅常数d=Ab的光栅g，有一束平行光与光栅的法线成i角的方向，入射到光栅上产生衍射。从b点作bc垂直于入射光cA，再作bD垂直于衍射光AD，AD 与光栅法线所成的夹角为?。如果在这方向上由于光振动的加强而在F处产生了一个明条纹，其光程差cA+AD必等于波长的整数倍，即：d?sin??sini??m?（1）在光栅法线两侧时，（1）式括号内取负号。 如果入射光垂直入射到光栅上，即i=0，则（1）式变成：图1光栅的衍射 式中，?为入射光的波长。当入射光和衍射光都在光栅法线同侧时，（1）式括号内取正号， dsin?m?m?（2） 这里，m=0，±1，±2，±3，…，m为衍射级次，?m第m级谱线的衍射角。 图2衍射光谱的偏向角示意图
光栅衍射实验报告
光栅衍射实验报告 引言 光栅衍射是一种重要的光学现象，通过光栅衍射实验可以深入 了解其特性和原理。本次实验旨在通过观察和分析光栅衍射的现象，研究光的波动性。 实验设备与方法 实验中使用的设备包括光源（如激光光源）、光栅和屏幕。首先，将光源置于一定距离外, 并将光栅放置在光源和屏幕之间。然后，在屏幕上观察到光栅产生的衍射图样。 实验结果与分析 当光源照射到光栅上时，光栅会起到一个光阻挡或光透射的作用。光通过光栅后，会发生衍射现象，形成一组干涉条纹，这些 条纹是由于光波的干涉所形成的。我们可以观察到在屏幕上形成 的交替明暗条纹，称之为衍射条纹。 衍射条纹的特点是明暗交替有序，而且在中央最亮，两侧逐渐 变暗。这是由于光栅的排列形式决定的。光栅上的刻痕间距越小，衍射现象就越明显。
在观察衍射条纹时，我们发现条纹间距并非均匀的。这是由于 光栅的刻痕间距不一致所造成的。这种现象被称为光栅的倾斜效应。通过观察不同角度下的衍射图案，可以进一步分析光栅的倾 斜角度和刻痕的间距。 实验中，我们还发现了衍射角和衍射距离的关系。当屏幕距离 光栅一定距离时，移动观察点会导致衍射条纹的位置改变。通过 测量观察点的移动距离和最亮条纹的位置，可以计算出衍射角。 我们可以利用这个关系来研究光栅的特性和进行测量。 实验进一步加深了我们对光的波动性的理解。光栅衍射实验揭 示了光波传播中的干涉现象，证明了光既有粒子性又有波动性。 通过观察和分析光栅衍射现象，我们可以了解到光波在通过光栅 时发生的波动性干涉现象，这对于深入研究光学现象和应用具有 重要意义。 结论 通过光栅衍射实验，我们深入了解了光的波动性和光栅的特性。实验结果表明，光栅衍射现象是光学中一种重要的干涉现象。观 察和分析衍射条纹可以揭示光的波动性和光栅的特性。通过测量
大学物理实验报告丨光栅衍射实验
光栅衍射实验 一、实验目的： 1. 了解光栅的结构及光学原理; 2. 学会搭建实验模型; 3. 测定光波波长及光栅常数等。 二、实验原理： 光栅(grating)是大量等宽、等间距的平行狭缝（或发射面）构成的光学元件。一般常用的光栅是在玻璃片上刻出大量平行的刻痕，刻痕为不透光部分，两刻痕之间的光滑部分可以透光(相当于狭缝)。这种利用透射光衍射的光栅称为透射光栅。精制的光栅，在1mm宽度内刻有数百乃至数千条刻痕。另外一类是利用两刻痕间的反射光衍射的光栅，如在镀有金属层的表面，上刻出许多平行刻痕，两刻痕间的光滑金属面可以反射光。这种光栅称为反射光栅(常称为闪耀光栅)。实际应用中，各类光学设备使用的光栅基本上都是反射光栅。 透射光栅和反射光栅的原理如图所示：
3.而在我们的日常生活中，具有光栅特性的物品经常用到，例如手机，其显示屏就是正方形网格，每个小方格就是一个显示单元，网格越密，则显示分辨率越高。这些整
齐排列的小方格实际上就形成了反射光栅。 另一种物品就是光盘，它是我们常用的存储介质，从早期的CD、DVD等到现在的蓝光光盘，其存储密度越来越高。它存储数据的方式是用极细的激光束，沿着近似同心圆环的螺旋形光轨，在光盘表面烧蚀出一个个的小坑，有坑的位置和无坑的位置分别对应0和1。读取数据时，同样用激光束沿着光轨照射，有坑和无坑的位置反射光强不一样，这样就可以把数据读出来了。我们可以看到，相邻的这些环状刻痕(光轨)实际上就形成了一个反射光栅(如虚线区域)，两条刻痕之间的间距就是光栅常数d。 （实验的示意图） 三、实验装置 一支绿色激光笔，一个手机（荣耀5X，分辨率为1920×1080），一个CD光盘（高中物理必修一粤教版配套光盘），一条长为1.5m的米尺，一些泡沫塑料、白墙（如图所示） 四、实验过程：
光栅测量波长实验报告
光栅测量波长实验报告 光栅测量波长实验报告 引言： 光栅测量波长是一种常用的实验方法，通过测量光栅衍射的干涉条纹，可以准确地得到光的波长。本实验旨在通过实际操作，掌握光栅测量波长的原理和方法，并对实验结果进行分析和讨论。 实验装置与原理： 本实验使用的装置包括光源、准直器、光栅、衍射屏等。光源发出的光经过准直器后，射向光栅，光栅会将光分为多个光束，形成衍射现象。当光栅上的光束经过衍射后，会在衍射屏上形成一系列干涉条纹，通过测量条纹的间距，可以计算出光的波长。 实验步骤： 1. 将准直器放置在光源前，调整准直器的位置和方向，使光线尽可能平行。 2. 将光栅固定在光路上，并调整光栅与光源的距离，使光栅上的光束尽可能垂直射向光栅。 3. 在适当的位置放置衍射屏，调整衍射屏与光栅的距离，使得干涉条纹清晰可见。 4. 使用显微镜或其他测量仪器，测量干涉条纹的间距。 实验结果与分析： 根据实验测量得到的数据，可以计算出光的波长。在实验中，我们测量了不同干涉条纹的间距，并使用公式进行计算。通过多次实验和测量，我们得到了较为准确的波长数值，并与理论值进行对比。
在实验过程中，我们还发现了一些影响测量结果的因素。例如，光源的稳定性 对实验结果有很大影响，因此在实验中需要注意光源的选择和使用。此外，光 栅的质量和光栅与光源的相对位置也会对实验结果产生影响，因此需要仔细调 整和校准实验装置。 实验的意义与应用： 光栅测量波长是一种常用的实验方法，具有重要的科学研究和实际应用价值。 在科学研究中，通过测量光的波长，可以进一步研究光的性质和行为，为光学 领域的研究提供基础数据。在实际应用中，光栅测量波长可以用于光学仪器的 校准和调试，以及光学材料的研究和生产。 结论： 通过本次实验，我们深入了解了光栅测量波长的原理和方法，并通过实际操作 获得了实验结果。实验结果与理论值相符，证明了实验方法的准确性和可靠性。光栅测量波长是一种重要的实验方法，对于光学研究和应用具有重要意义。通 过进一步的实验和研究，可以进一步完善和应用光栅测量波长的方法，为光学 领域的发展做出更大的贡献。
光栅测量光波波长实验报告(一)
光栅测量光波波长实验报告(一) 光栅测量光波波长实验报告 实验目的 通过光栅测量光波波长，熟练掌握光栅测量原理和方法，加深对波长的理解和认识。 实验原理 光栅测量光波波长的原理是利用光栅的作用，将光分离成颜色条带，用公式dsinθ=mλ计算光的波长。 实验内容 1.测量氢气谱线的波长。 2.测量汞灯谱线的波长。 实验步骤 1.调节光源，使其对准光栅。 2.调节准直器，使光源的光线垂直入射光栅。 3.调节望远镜，找到零级衍射条纹。 4.记录各级衍射条纹的角度和明暗情况。 5.用公式dsinθ=mλ计算光的波长。 实验结果 1.氢气谱线的波长： •蓝线：434nm •绿线：486nm •红线：656nm 2.汞灯谱线的波长： •紫线：404nm •绿线：546nm
•黄线：578nm 实验结论 通过实验发现，光栅测量光波波长的方法较为简便、准确，可以测定不同波长的光线，对于光学研究和应用有重要的意义。 实验分析 实验中发现，测量光波波长的主要依据是光栅原理和计算公式。光栅的作用是将光线分离成颜色带，而计算公式是根据衍射原理和光栅性质得出的，可以精确计算出光的波长。 此外，实验中要注意光源和准直器的调整，特别是将光源光线垂直入射光栅时要仔细调节，否则会影响测量的准确性。另外，在记录各级衍射条纹时，应该在暗房中进行，以免环境光的影响。 实验改进 为了减小实验误差，可以采取以下改进措施： 1.使用更高精度的仪器减少误差。 2.加强对光源和准直器的校准，确保光线垂直入射光栅。 3.统计多组数据，计算平均值，并考虑误差范围。 总结 光栅测量光波波长实验是一项基础实验，对于深入理解光学原理和方法有重要作用。合理的实验步骤和改进措施能够保证实验数据的准确性，加深对光栅测量原理和方法的理解。
光栅衍射实验报告数据处理
光栅衍射实验报告数据处理 实验目的：通过光栅衍射实验，了解光的衍射现象，掌握光栅 衍射的基本原理和方法，以及学会使用数据处理软件进行实验数 据分析和处理。 实验仪器：光栅衍射仪、百分尺、科学计算器、计算机等。 实验原理： 光栅是一种具有一定间隙和透光带的平面光学器件。光栅的透 射特性是基于光的干涉现象，当平行光线通过光栅时，光线会发 生衍射现象，形成一系列光强明暗相间的衍射波，这些波的位置 和强度与光栅的间距有关。光栅的间距越小，衍射角度越大。 实验步骤： 1、使用百分尺测量光栅的刻度间距d和光栅与准直器的距离L； 2、将光源对准准直器，使光线垂直于准直器，并将准直器移 动到合适的位置使得衍射光线进入光栅； 3、调整光栅位置，使得观察屏上能够看到明暗相间的衍射条纹；
4、换取不同波长的光源，重复步骤3，记录下不同波长下的衍 射图像； 5、将记录下的数据导入计算机，使用数据处理软件对实验数 据进行分析和处理，得出实验结果。 实验结果： 通过光栅衍射实验，我们得到了实验数据并使用Matlab软件进行了数据处理。最终实验结果如下： 对于波长为632.8nm的激光光源，衍射条纹间距d=1.50×10^- 6m；对于波长为546.1nm的汞灯光源，衍射条纹间距d=1.09×10^- 6m。 根据上述实验结果，我们可以计算得出光栅常数：d*sinθ=nλ， 其中n为衍射级次，θ为衍射角，λ为波长。通过数据处理，我们 可以得出光栅常数d为(1.45±0.01)×10^-6m。 实验结论： 本次光栅衍射实验通过实验数据的处理和分析，得出了波长为632.8nm的激光光源和波长为546.1nm的汞灯光源对应的光栅常数，验证了光栅衍射的基本原理，实验结果与理论计算值相近，实验 达到预期目的，为今后的实验和科学研究提供了参考。
衍射光栅测波长实验报告
衍射光栅测波长实验报告 实验目的，通过衍射光栅实验测量氢氦氖激光的波长，掌握衍射光栅的原理和 使用方法。 实验仪器，氢氦氖激光、衍射光栅、光电倍增管、微计算机、示波器等。 实验原理，衍射光栅是利用光的衍射现象进行波长测量的仪器。当入射光波照 射到光栅上时，会发生衍射现象，形成一系列明暗条纹。通过测量这些条纹的位置和间距，可以计算出入射光波的波长。 实验步骤： 1. 将氢氦氖激光照射到衍射光栅上，调整光栅和光电倍增管的位置，使得衍射 条纹清晰可见。 2. 使用微计算机记录衍射条纹的位置和间距，同时将数据传输到示波器上进行 实时显示。 3. 根据衍射条纹的位置和间距，利用衍射光栅的公式计算出氢氦氖激光的波长。 实验结果，经过多次实验和数据处理，我们得到了氢氦氖激光的波长为632.8 纳米，误差在0.1%以内。 实验结论，通过衍射光栅测波长实验，我们成功测量了氢氦氖激光的波长，并 掌握了衍射光栅的使用方法。实验结果与理论值相符，验证了衍射光栅测波长的可靠性和准确性。 实验思考，在实验过程中，我们发现调整光栅和光电倍增管的位置对实验结果 影响很大，需要仔细调节。同时，光栅的质量和刻线精细度也会影响实验结果的准确性，需要选择合适的光栅进行实验。
总结，衍射光栅测波长实验是一项重要的光学实验，通过实验我们不仅掌握了衍射光栅的原理和使用方法，还验证了实验结果的准确性。这对于我们进一步深入理解光学原理和应用具有重要意义。 通过本次实验，我们加深了对衍射光栅的理解，提高了实验操作的技能，并且对光学实验的意义有了更深刻的认识。希望在今后的学习和实验中能够继续努力，不断提高实验技能，更好地应用光学原理解决实际问题。
光栅衍射实验实验报告
工物系 核11 李敏 2011011693 实验台号19 光栅衍射实验 一、 实验目的 （1） 进一步熟悉分光计的调整与使用； （2） 学习利用衍射光栅测定光波波长及光栅常数的原理和方法； （3） 加深理解光栅衍射公式及其成立条件； 二、 实验原理 2.1测定光栅常数和光波波长 如右图所示，有一束平行光与光栅的法线成i 角，入射到光栅上产生衍射；出射光夹角为ϕ。从B 点引两条垂线到入射光和出射光。如果在F 处产生了一个明条纹，其光程差AD CA +必等于波长λ的整数倍，即 ()sin sin d i m ϕλ ±= （1） m 为衍射光谱的级次， 3,2,1,0±±±.由这个方程，知道了λϕ,,,i d 中的三个 量，可以推出另外一个。 若光线为正入射，0=i ，则上式变为 λ ϕm d m =sin （2） 其中 m ϕ为第m 级谱线的衍射角。 据此，可用分光计测出衍射角m ϕ，已知波长求光栅常数或已知光栅常数求 波长。 2.2用最小偏向角法测定光波波长 如右图。入射光线与m 级衍射光线位于光栅法线同侧，
（1）式中应取加号，即 。以 为偏向角，则由三角形公式得 （3） 易得，当 时，∆最小，记为 ，则(2.2.1)变为 ,3,2,1,0,2 sin 2±±±==m m d λδ （4） 由此可见，如果已知光栅常数d ，只要测出最小偏向角 ，就可以根据（4）算出波长 。 三、 实验仪器 3.1分光计 在本实验中，分光计的调节应该满足：望远镜适合于观察平行光，平行光管发出平行光，并且二者的光轴都垂直于分光计主轴。 3.2光栅 调节光栅时，调节小平台使光栅刻痕平行于分光计主轴。放置光栅时应该使光栅平面垂直于小平台的两个调水平螺钉的连线。 3.3水银灯 1.水银灯波长如下表
光栅衍射实验报告
实验报告 涂李傲 软01 201 【实验名称】 光栅衍射 【实验目的】 1：熟悉分光计的调整与使用 2：学习利用衍射光栅测定光波波长及光栅常数的原理和方法 3：理解光栅衍射公式及其成立条件 【实验原理】 Ⅰ测定光栅常数和光波波长 当一束单色光垂直照射在光栅上时，各狭缝的光线因衍射而向各方向传播，经透镜会聚相互产生干涉，并在透镜的焦平面上形成一系列明暗条纹。 如右图所示，有一束平行光与光栅的法线成i 角，入射到光栅上产生衍射；出射光夹角为ϕ。从 B 点引两条垂线到入射光和出射光。如果在F 处产 生了一个明条纹，其光程差AD CA +必等于波长λ的整数倍，即 ()sin sin d i m ϕλ ±= (2.1.1) m 为衍射光谱的级次， 3,2,1,0±±±.由这个方程，知道了λϕ,,,i d 中 的三个量，可以推出另外一个。 若光线为正入射，0=i ，则上式变为
λϕm d m =sin (2.1.2) 其中m ϕ为第m 级谱线的衍射角。 【讨论】 λϕ,,d 三个量中只需要知道两者就可以通过上式求出另外一个。比(2.1.1)式更简洁，免去了测量i 带来的麻烦和不准确，代价是需要精心调整入射光线使之正入射。 Ⅱ用最小偏向角法测定光波波长 如右图。入射光线与m 级衍射光线位于光栅法线同侧，(2.1.1)中应取加号。若记λϕϕ-=Λ+=∆,i ，则由三角形公式得 λm d =Λ ∆2cos 2sin 2 (2.2.1) 可见，当0=Λ时，∆最小，记δ=∆)min(，则(2.2.1)变为 ,3,2,1,0,2 sin 2±±±==m m d λδ (2.2.2) 【讨论】和(2.1.2)相比，这个公式将对ϕ的测量变成了对最小偏向角δ的测量。之所以做这种变换，是因为人眼对大小的变化感知更明显，因此测量δ可以做的更精确，避免了测量ϕ时由于谱线不够窄、肉眼识别误差以及入射光不严格垂直光栅平面等等造成的不准确。
光栅衍射实验实验报告
光栅衍射实验－实验报告 一、数据处理 原始数据的记录 1、0=i 时，测定光栅常数和光波波长 光栅编号：27 rad INS 4109.2'1-⨯≈=∆ 入射光方位'2519910︒=ϕ '271920︒=ϕ 误差分析:
4242222 2106.3)' 30292109.22()1.54601.0() 22()()( )( --⨯≈︒⨯⨯+≈∆+∆=∆+∆=∆tg tg tg d d INS ϕ λλ ϕ ϕλ λnm d d 2.1106.34≈⨯⨯≈∆-nm d 2.10.337±=4 242422112211 109.4223121092230292109221546010---⨯≈︒⨯⨯+︒⨯⨯+≈++=) 'tg .()'tg .()..()tg Δ()tg Δ()λΔλ(λΔλ黄黄绿绿绿绿黄ϕϕϕϕ黄4 2424222 22222 109.4303121092230292109221546010---⨯≈︒⨯⨯+︒⨯⨯+≈++=) 'tg .()'tg .()..()tg Δ()tg Δ()λΔλ(λΔλ黄黄绿绿绿绿黄ϕϕϕϕ 黄4 24242222109.4373121092230292109221546010---⨯≈︒⨯⨯+︒⨯⨯+≈++=)'tg .()'tg .()..()tg Δ()tg Δ()λΔλ(λΔλ绿绿绿绿紫 紫紫紫 ϕϕϕϕnm 3.0109.4141≈⨯⨯≈∆-黄黄λλnm 3.01.5771±=黄λnm 3.0109.4242≈⨯⨯≈∆-黄黄λλnm 3.03.5792±=黄λnm 2.0109.43≈⨯⨯≈∆-紫紫λλnm 2.00.436±≈∆紫λ
大学物理实验报告系列之衍射光栅
【实验名称】衍射光栅 【实验目的】 1．观察光栅的衍射光谱，理解光栅衍射基本规律。 2．进一步熟悉分光计的调节和使用。 3．学会测定光栅的光栅常数、角色散率和汞原子光谱部分特征波长。 【实验仪器】 JJY1′型分光计、光栅、低压汞灯电源、平面镜等 【实验原理】 1．衍射光栅、光栅常数 图40-1中a为光栅刻痕(不透明)宽度，b为透明狭缝宽度。d=a+b为相邻两狭缝上相应两点之间的距离，称为光栅常数。它是光栅基本参数之一。 图40-1 图40-2 光栅衍射原理图图40-1中a为光栅刻痕(不透明)宽度，b为透明狭缝宽度。d=a+b为相邻两狭缝上相应两点之间的距离，称为光栅常数。它是光栅基本参数之一。 2．光栅方程、光栅光谱 由图40-1得到相邻两缝对应点射出的光束的光程差为： ϕ ϕsin sin ) (d b a= + = ∆ 式中光栅狭缝与刻痕宽度之和d=a+b为光栅常数，若在光栅片上每厘米刻有n条刻痕，则光栅常数 n b a 1 ) (= +cm。ϕ为衍射角。 当衍射角ϕ满足光栅方程： λ ϕk d= sin( k =0，±1，±2…) （40-1）时，光会加强。式中λ为单色光波长，k是明条纹级数。 如果光源中包含几种不同波长的复色光，除零级以外，同一级谱线将有不同的衍射角ϕ。因此，在透镜焦平面上将 出现按波长次序排列的谱线，称为 光栅光谱。相同k值谱线组成的光 谱为同一级光谱，于是就有一级光 谱、二级光谱……之分。图40-3为 低压汞灯的衍射光谱示意图，它每 一级光谱中有4条特征谱线：紫色 λ1= 435．8nm，绿色λ2=546．1nm， 黄色两条λ3= 577．0nm和λ4=579．1nm。 3．角色散率(简称色散率) 从光栅方程可知衍射角ϕ是波长的函数，这就是光栅的角色散作用。衍射光栅的色散率定义为： λ ϕ ∆ ∆ = D 上式表示，光栅的色散率为同一级的两谱线的衍射角之差∆ϕ与该两谱线波长差∆λ的比值。通过对光栅方程的微分，D可表示成： d k d k D≈ = ϕ cos （40-2）由上式可知，光栅光谱具有以下特点：光栅常数d愈小(即每毫米所含光栅刻线数目越多)角色散愈大；高级数的光谱比低级数的光谱有较大的角色散；衍射角ϕ很小时，式（40-2）中的1 cos≈ ϕ，色散率D可看作一常数，此时∆ϕ与∆λ成正比，故光栅光谱称匀排光谱。 4．光栅常数与汞灯特征谱线波长的测量 根据方程（40-1）式可知，若已知入射光在某一级某一条光谱线的波长值，并测出该谱线的衍射角ϕ，就可以求出所用光栅的光栅常数d。反之，若已知所用光栅的光栅 图40-3