光栅衍射法测定钠光波长

引言

光栅衍射法是通过衍射的原理来测量光线的波长的一种方法。它是利用光线穿过光栅时发生衍射和干涉的特性，测量光线波长和频率的一种重要手段。本文将介绍如何用光栅衍射法来测定钠光波长。

实验仪器和原理

1.光学平台

2.光栅测角仪

3.汞灯

4.钠灯

5.光电倍增管

光栅衍射法是利用光线穿过光栅时，会发生衍射和干涉现象，从而产生光谱分离的原理。当由一束单色光垂直入射到平行光栅上时，它将被分成许多条光束，这些光束是由各个栅隙中出射的平行的光线构成的。这些平行光线的方向和相位之间存在干涉效应。各条入射光线的相位差相等，所以在同一侧的各个光线的干涉劈不同，从而产生干涉板的一系列彩色条纹，叫做光谱。

实验步骤

1.搭建实验平台：用三个调整螺丝将光学平台固定在实验台上，保证其平稳。

2.光栅光谱仪放置：将光栅光谱仪放置在光学平台上，并使其垂直于汞灯。

3.光栅光谱仪标定：将汞灯点亮，让汞光经过光栅光谱仪，因光栅光谱仪的栅面有许多光栅条上和条间的微小尺度差异，导致汞光出射方向一定有偏差，然后通过光栅光谱仪旋转角度，找到光栅光谱仪对汞光谱的标定值。

4.钠灯光谱测量：用钠灯取代汞灯，同样调整方向和角度，找到钠光谱的位置，旋转光栅光谱仪，直至右边第三条红线作为参考线的最靠近的一条黑色干涉条的主峰完wholely 面对参考红线，此时测出的夹角为θ1，标准表明：λ = 2d·sinθ/k，其中k 为光栅条线数值，d为光栅常数。

实验结果分析

以50×10-6m为光栅常数，和光栅线数值为600根/mm，经计算得到钠灯光谱的波长为：λ= 589.3 nm，误差约为± 0.1 nm。

实验结论

本次实验采用光栅衍射法测定钠光波长，实验结果表明本次实验测定的钠光谱波长为589.3nm，误差约为±0.1nm。由此得出结论：光栅衍射法是一种有效的光谱分析方法，可

用于对光线频率和波长的测量，具有较高的准确性和精度。

分光计的调节和用衍射光栅测定光的波长.docx

分光计的调节和用衍射光栅测定光的波长一、实验任务 1．了解分光计的结构和调节过程, 学习正确调节分光计; 2．观察光栅对钠光衍射现象； 3．用光栅衍射法测量钠光的波长； 4．观察白光的光栅衍射现象。二、操作要点 1．调节分光计（ 1）调节望远镜：先调节望远镜聚焦于无穷远处（即适合平行光），再调节望远镜的光轴与仪器的主轴垂直；（2）调节平行光管：先调节平行光管，使其发出平行光，再调节平行光管的光轴与仪器的主轴垂直。 2．调节光栅调节光栅平面的法线垂直于仪器的主轴，调节光栅刻痕方向平行于仪器的主轴。 3．测定钠光波长测出各级衍射亮线的角位置，将测量数据填入记录表格中。光栅常数d=1/300 mm 。 4．观察光栅的白光衍射现象，并画出观察到的衍射图像。三、注意事项 1．分光计是较精密的仪器，调节时要严格按照操作规程； 2．光栅是易损元件，注意轻拿轻放，以防打碎； 3．为了延长钠光灯的使用寿命，严禁频繁开闭。四、报告要求 -- 1．计算衍射角度，由所测的各λ值计算λ，并将λ与钠黄光标准值λ= 589.3 nm相比较， κ 计算测量的相对偏差。要求写出完整的计算过程，包括所用公式和代入实验数据后的表达式。 2．画出白光光栅衍射光谱示意图并标出光谱的色序排列。五、设计性内容钠黄光由两条谱线组成，测量它们的波长差。六、讨论题 1、 3 。附录： FGY-10 型分光计结构特点与使用方法简介（二校区实验室使用）该型分光计的望远镜、平行光管结构及其调整方法与讲义中介绍的基本相同，但其读数盘的结构及读数方法是不同的。见下图：

读数装置：该分光计的读数装置如图所示，由主刻度盘、游标盘、照明灯及读数窗组成。在主刻度盘周边沿半径方向刻有1080 条透光线条，将周边等份为1080 个分度。每分度所对应的圆心角为20′。在游标盘上对称地配置两个分度相同的游标。游标的40个分度与主刻度盘上的 39 个分度对应的圆心角相同（13° 00′ 00″）。根据游标原理可知，此游标的分度值为30″。读数方法：接通分光计电源后，在读数窗中看到的度盘和游标刻线均呈亮条纹。游标盘与刻度盘所对准的刻线，在两盘的弧线间以亮线贯通。读数时，20 ′的整数倍部分（以 A 表示）根据游标盘0 刻线在刻度盘中所处位置进行读数；不足20′的部分（以 B 表示）根据贯通线的位置再游标上读取。两部分之和（A+B）即为分光计角度的读数。由于两盘的刻线面间有一定间距，当从读数窗望下看时，贯通线的位置会随观察角度不同而变化。这就要求在测量时要始终以相同的观察角度（如总是垂直于读数窗）进行读数。又因刻线具有一定宽度，有时会出现两条线同时贯通的情况，这是刻将读数估计在两条贯通亮线中间所对应的位置。例如上图 (a) 所示情况， A = 250 ° 40′， B＝ 02′00″。于是，分光计的读数值为 θ=175 ° 42′ 00″。对于上图 (b) 的情况， A = 175 °20′， B＝ 06′ 15″，则分光计读数为θ=175°26′15″。 ·1·

用透射光栅测定光波波长实验报告

竭诚为您提供优质文档/双击可除用透射光栅测定光波波长实验报告篇一：物理实验报告《用分光计和透射光栅测光波波长》物理实验报告《用分光计和透射光栅测光波波长》【实验目的】观察光栅的衍射光谱，掌握用分光计和透射光栅测光波波长的方法。【实验仪器】分光计，透射光栅，钠光灯，白炽灯。【实验原理】光栅是一种非常好的分光元件，它可以把不同波长的光分开并形成明亮细窄的谱线。光栅分透射光栅和反射光栅两类，本实验采用透射光栅，它是在一块透明的屏板上刻上大量相互平行等宽而又等间距刻痕的元件，刻痕处不透光，未刻处透光，于是在屏板上就形成了大量等宽而又等间距的狭缝。刻痕和狭缝的宽度之

和称为光栅常数，用d表示。由光栅衍射的理论可知，当一束平行光垂直地投射到光栅平面上时，透过每一狭缝的光都会发生单缝衍射，同时透过所有狭缝的光又会彼此产生干涉，光栅衍射光谱的强度由单缝衍射和缝间干涉两因素共同决定。用会聚透镜可将光栅的衍射光谱会聚于透镜的焦平面上。凡衍射角满足以下条件k=0，±1，±2，?(10) 的衍射光在该衍射角方向上将会得到加强而产生明条纹，其它方向的光将全部或部分抵消。式（10）称为光栅方程。式中d为光栅的光栅常数，θ为衍射角，λ为光波波长。当k=0时，θ=0得到零级明纹。当k=±1，±2? 时，将得到对称分立在零级条纹两侧的一级，二级?明纹。实验中若测出第k级明纹的衍射角θ，光栅常数d已知，就可用光栅方程计算出待测光波波长λ。【实验内容与步骤】 1．分光计的调整分光计的调整方法见实验1。 2．用光栅衍射测光的波长（1）要利用光栅方程(10)测光波波长，就必须调节光栅平面使其与平行光管和望远镜的光轴垂直。先用钠光灯照亮平行光管的狭缝，使望远镜目镜中的分划板上的中心垂线

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

光栅光谱仪实验报告

光栅光谱仪实验报告实验报告：光栅光谱仪实验 1.引言：光谱是科学家们通过光的分光现象得到的一种物体结构与性质的重要信息。光栅光谱仪是一种用于分析光的波长和颜色的仪器。本实验的主要目的是通过光栅光谱仪对不同光源的光进行分析，了解光栅光谱仪的原理和使用方法。 2.实验原理：光栅光谱仪的工作原理是光栅的光栅方程：nλ = d sinθ，其中n 为衍射阶数，λ为光波长，d为光栅常数，θ为衍射角。根据光谱的连续性，光栅衍射光谱呈现出一系列彩色条纹，根据谱线的位置可以得到光的波长信息。 3.实验步骤： (1)实验器材准备：光栅光谱仪、光源、白纸、标尺等； (2)调整仪器：将光栅光谱仪上的刻度盘调整到合适位置，并使用标尺确定距离； (3)实验记录：将白纸放在光栅光谱仪后方，打开光源，调整仪器使得谱线清晰可辨； (4)测量谱线位置：将谱线的位置与刻度盘上的刻度对应，记录下谱线的位置； (5)数据分析：根据光栅方程计算出样品的波长。

我们使用Hg灯、Na灯和未知样品光等三种光源进行了实验测量。根据测量结果，我们得到了Hg灯、Na灯和未知样品光的谱线位置，并计算得到了它们的波长。具体结果如下表所示：光源，谱线位置 (刻度) ，波长 (nm) ---------，---------------，----------- Hg灯，35，435.8 Hg灯，41，546.1 Hg灯，49，578.0 Na灯，45，589.0 Na灯，50，589.6 未知样品光，37，469.4 5.结果分析：根据实验结果，我们可以发现Hg灯的谱线位置分别为35、41和49，对应的波长分别为435.8、546.1和578.0纳米。Na灯的谱线位置为45 和50，对应的波长为589.0和589.6纳米。而未知样品光的谱线位置为37，对应的波长为469.4纳米。 6.实验误差分析：在实验中，可能存在的误差主要来自于读数误差、仪器调整不准确等因素。我们尽量减小这些误差，但还是难以完全避免。此外，由于光栅光谱仪的分辨率有限，可能导致一些谱线位置测量不够精确。

利用光栅测光波波长

[教学目的及要求] １．巩固分光计的调节及使用方法。２．通过观察光栅的衍射现象，进一步加深对光衍射理论的理解。 3．掌握用光栅测量光波长的方法。 [教学重点和难点] 1、光栅的衍射远原理的理解——夫琅和费衍射 2、测量汞灯K=±1级时各条谱线的衍射角 3、正确使用分光镜 [实验器材] 实验仪器：分光计、光栅、汞灯等。 [实验原理] 1．光栅测量波长根据夫琅和费衍射原理,当波长为λ的单色平行光垂直照射在光栅平面上时,在每一狭缝处都将产生衍射,如图,但由于各缝发出的衍射光都是相干光,彼此之间又产生干涉。如果在光栅后面放置一透镜, 光经过透镜会聚在屏幕上,就会形成一系列被相当宽的暗区隔开的,亮度大,宽度窄的明条纹。因此光栅的衍射条纹实质应是衍射和干涉的总效果。设光栅的刻痕宽度为a，透明狭缝宽度为b，相邻两缝间的距离d=a+b，称为光栅常数，它是光栅的重要参数之一。如图3-15-1所示，光栅常数为d的光栅，当单色平行光束与光栅法线成角度i入射于光栅平面上，光栅出射的衍射光束经过透镜会聚于焦平面上，就产生一组明暗相间的衍射条纹。设衍射光线AD与光栅法线所成的夹角（即衍射角）为φ，从B点作BC垂直入射线CA，作BD垂直于衍射线AD，则相邻透光图3-15-1 光栅衍射原理示意图狭缝对应位置两光线的光程差为：（3-15-1）当此光程差等于入射光波长的整数倍时，多光束干涉使光振动加强而在F处产生一个明条纹。因而，光栅衍射明条纹的条件为： K=0，±1，±2，（3-15-2）式中λ为单色光波长，K是亮条纹级次，为K级谱线的衍射角，ｉ为光线的入射角。此式称为光栅方程，它是研究光栅衍射的重要公式。

用透射光栅测定光波波长

课题用透射光栅测定光波波长 1、用透射光栅测定光栅常数、光波波长和光栅角色散；教学目的 2、加深对光栅分光原理的理解； 3、进一步熟悉分光计的使用方法。重难点 1、用透射光栅测定光栅常数和光波波长； 2、分光计的调节和使用。教学方法实验室教学，讲授、讨论、实验操作相结合。学时 4学时衍射光栅是重要的分光元件。由于衍射光栅得到的条纹狭窄细锐，衍射花样的强度强，分辨本领高，所以广泛应用在单色仪、摄谱仪等光学仪器中，光栅衍射原理也是x 射线结构分析、近代频谱分析和光学信息处理的基础。光栅由大量相互平行、等宽、等间距的狭缝构成，应用透射光工作的称为透射光栅，应用反射光工作的称为反射光栅。本实验用的是平面透射光栅。一、实验仪器分光计、平面透射光栅、手持照明放大镜，双面镜、日光灯、电源等。二、实验原理 1、分光计的结构和工作原理（略） 2、测量原理用平面透射光栅得到日光灯白光的夫朗和费衍射条纹，其中可以清晰的得到汞光谱中的绿线（546.07nm λ=），钠光谱中的二黄线（1589.592D nm λ=，2588.995D nm λ=）。若d 为光栅常数，θ为衍射角，λ为光波波长，k 为光谱级数（0,1,2k =±±），则产生衍射亮条纹的条件为： sin d k θλ= （光栅方程）（1）测量光栅常数用汞灯光谱中的绿线（546.07nm λ=）作为已知波长测量光栅常数d 。

测量公式： sin k d λθ = （2）测量未知波长已知光栅常数d ，测量钠灯光谱中的二黄线波长1D λ和2D λ。测量公式： sin d k θ λ= （3）测量透射光栅的角色散已知钠光谱中的二黄线的波长差λ?，测出钠光谱中的二黄线的衍射角，求光栅的角色散D 。测量公式： D θλ ?=? 三、实验内容 1、测量透射光栅的光栅常数； 2、测量钠光谱中二黄线的波长； 3、测量透射光栅的角色散。四、实验步骤和数据记录 1、分光计的调节（1）调节要求分光计的调节要达到“三垂直”的几何要求和“三聚焦”的物理要求。“三垂直” 是指载物台平面、望远镜的主光轴、平行光管的主光轴必须与分光计主轴垂直。“三聚焦”是指叉丝对目镜聚焦，即在目镜中能看到清晰的叉丝的像；望远镜对无穷远聚焦即平面镜返回清晰的绿十字的像；狭缝对平行光管物镜聚焦，即在望远镜中看到清晰的狭缝像。（2）调节步骤 ①参照图1，简要的介绍分光计的基本构造以及各部件的功能和调节方法； ②目测粗调“三垂直”； ③调叉丝对目镜聚焦：打开电源，让照明小灯照亮望远镜视场。旋转目镜同时眼睛从目镜中观察，直至看到叉丝变清晰，此时叉丝正好位于目镜的焦平面上； ④调望远镜对无穷远聚焦；

1用光栅测定光波波长

用光栅测定光波波长由于光栅是具有较大的色散率和较高的分辨本领，故它已被广泛地装配在各种光谱仪器中。本实验利用透射光栅测定光波波长，并复习分光计的调节和使用方法。实验目的 1.观察光线通过光栅后产生的衍射现象。 2.测定衍射光栅的光栅常数、光波波长、光栅角色散。实验原理及方法如图1所示，当单色平行光垂直照射在光栅平面上时，透过各狭缝的光因衍射而向各个方向传播，经透镜会聚后相互干涉，并在透镜焦平面上形成一条条间距不等的明条纹（称为光谱线）。根据光栅衍射理论，各级谱线的位置可由下式决定： λ?k d k =sin （k =0，±1，±2，±3，……）（1）式中d =a +b 为光栅常数，λ为入射光波长，k 是谱线级数，k ?是k 级谱线的衍射角。该式称为光栅方程。a 、b 为缝宽和间距。在?=0处，可观察到中央主极大条纹，称为零级谱线。图1 若入射光是复色光，则由式（1）可以看出：在光栅常数一定时，同级谱线由于波长不同将有不同的衍射角，谱线的位置也就不同。因而除k ?=0方向上，对应于k =0的各色零级谱线相互重叠在一起，在零级谱线两侧对称分布的各级谱线都按波长大小依次排列，形成彩色的光栅光谱，如图2所示。由光栅方程，对λ微分，可得光栅的角色散

? λ?cos d d d k D == （2）角色散是光栅又一重要参数，表示单位波长间隔两单色光谱线之间角间距。由式（2）可知，d 越小，D 越大；k 越高，D 越大。图2 仪器构造及使用分光计、光栅、平面镜、汞灯等。光栅是一组数目极多的等宽、等间距且平行排列的狭缝，能产生谱线间距较宽的匀排光谱。产生的光谱亮度比用棱镜分光时小，但分辨本领比棱镜大。光栅不仅适用可见光，还可用于红外光和紫外光。常用光栅有透射光栅和反射光栅两种。透射光栅是在光学玻璃上刻划出大量相互平行、等宽等间隔刻痕制成，当光线照到光栅上时，刻痕处由于散射不透光，而未经刻划的部分就成了透光的狭缝。一般光栅在1cm 内刻痕达数千条。实验内容 1.分光计的调节将光栅置于载物平台上，使光栅平面与载物平台任两个调节螺丝连线的中垂线重合（如图3所示），利用光栅衬底玻璃的反射作用调节分光计（参看 “分光计的调节和使用”）。注意使从望远镜中看到的叉丝交点始终处于各谱线的同一高度。适当调节狭缝的宽度，以使谱线有足够亮度。 2.测定光栅常数测量相应于k =±1级的三条谱线的衍射角（黄双线1λ=579.07nm ，2λ=576.96nm ，绿线3λ=546.07nm ）。代入式（1）求d 。

用透射光栅测定光波波长(精)

用透射光栅测光波波长一、实验目的 1、进一步学习分光计的调整和使用。 2.加深对光的衍射理论及光栅分光原理的理解 3 掌握用透射关光栅测定光波波长、光栅常数及角色散率的方法。二、实验仪器分光计、钠灯、光栅等三、实验原理光栅是根据多缝衍射原理制成的一种分光元件。它不仅适用于可见光，还能用于红外和紫外光波。由于制造方法或用途不同，光栅的种类很多，有刻痕光栅和全息光栅之分；有透射光栅和反射光栅之分等等。本实验选用透射式平面刻痕光栅，它在光栅上每毫米刻有n 条刻痕，其光栅常数d = 1/n 。现代光栅技术可使n 多达一千条以上。 1．光栅衍射及光波波长的测定由夫琅和费衍射理论，当波长为λ的单色光垂直入射至光栅上，满足光栅方程 λθk d =sin （ ,3,2,1,0=k ）（1）时，θ方向的光加强，其余方向的光几乎完全抵消。式中d 为光栅常数，θ为衍射角。若一直λ，则可求d ；若已知d ，则可求λ。 2．光栅的角色散率光栅在θ方向的角色散率为 θ λθcos d k d d D == （2）测出d 及θ，可求出该方向的角色散率D 。四、实验内容和步骤 1．调节分光计分光计的调节要求是：望远镜聚焦于无穷远；准直管发出平行光；准直管与望远镜同轴并与分光计转轴正交．调节时，首先用目视法进行粗调。使望远镜、准直管和载物台面大致垂直于分光计转轴，然后按下述步骤和方法进行细调． (1)用自准法调节望远镜聚焦于无穷远． (2)调节望远镜主轴垂直于仪器转轴． 1 75——图

图33-5-------图33-6 (3)调节分划板上十字叉丝水平与垂直．转动载物平台，从目镜中观察绿十字像是否沿叉丝水平线平行移动，若不平行，则可转动分划板套筒使其平行(注意不要破坏望远镜的调焦), 到此，望远镜已调好，可作为基准进行其它调节． (4)调节准直管发出平行光且准直管主轴与转轴垂直 2、光栅位置的调节将光栅按照上面平面镜的位置放置，并与准直管尽量垂直。一般情况下，因为光栅片与载物小平台并不垂直，因此，光栅放在已经调好的分光计上后，还要对分光计进行调节，但此时不能调节分光计的望远镜系统，只能调节载物小平台。其要求是：亮十字反射回来的像(绿十字)及狭缝像与调整叉丝的竖直线重合，亮十字反射回的像的水平线同时与调整叉丝的水平线重合。因为光栅的两面并不严格平行，因此，此时调节光栅时不必将光栅转动1800 。用钠灯照亮狭缝，转动望远镜观察光谱，如果左右两侧的光谱线相对于目镜中的叉丝的水平线高低不等，说明光栅的衍射面和观察面不一致，这时可调节平台上的螺钉c ，使他们一致（调整a,b 可否？为什么？）。 3、测定光栅常数d 根据（1）式，只要测出第k 级光谱中波长为λ的已知谱线的衍射角θ，就可以求出d 值。测量钠光谱中双黄线中的nm D 995.5882=λ的第1级或第2级的衍射角。方法：转动望远镜使叉丝对准谱线的中心，记录两游标的读数21,v v ；将望远镜转到另一侧，使叉丝对准谱线的中心，记录两游标的读数' '21,v v ，衍射角 )]()[(2 12211v v v v -'+-'=θ 重复测量三次，计算光栅常数d 及其标准不确定度。 4、测量光谱中绿光的波长用以测出的光栅常数，在测量此谱线的衍射角就可以用衍射公式求出谱线的波长。衍射角的测量同上，测量三次。 5、测量光栅的角色散对钠光灯，光谱中的双黄线nm D 592.5891=λ，nm D 995.5882=λ，两黄线的波长差为nm 597.0=?λ，测出其第1级、第2级光谱中的两黄线的衍射角21,θθ，衍射角的测量同上，测量三次。根据公式（2）计算角色散率。思考题１．本实验对分光仪的调整有何特殊要求？如何调节才能满足测量要求？２．分析光栅和棱镜分光的主要区别。３．如果光波波长都是未知的，能否用光栅测其波长？

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

光栅测定光波波长实验报告

光栅测定光波波长实验报告 1. 背景光栅测定光波波长实验是光学基础实验中一项重要的实验内容，通过实验可以测定出光波的波长大小。光栅是一种光学元件，其具有周期性的透明或不透明槽槽结构，可用于分析光的光谱特性。本实验基于这一原理，通过测量光栅所产生的衍射光条纹的间距，从而得出光波的波长。 2. 实验目的本实验的目的是使用光栅测量单色光的波长，并通过实验结果验证光栅公式的有效性。 3. 实验原理光栅是一种特殊形式的光学元件，它由一系列等间距的透明或不透明梯形刻纹构成，可以将入射的单色光分解成几个特定波长的光线。当光束通过光栅时，会发生衍射现象，形成一系列亮暗相间的光条纹，即衍射光谱。光栅的衍射光谱可以由以下公式描述： n⋅λ=d⋅sin(θ) 其中，n为衍射级次，λ为波长，d为光栅常数，θ为衍射角。本实验中，我们通过改变入射光的波长和测量衍射光条纹的间距d，可以根据公式求解出波长λ。 4. 实验步骤 4.1 实验装置本实验所使用的实验装置包括： •白光源：用于产生连续谱的白光； •准直装置：用于使光束成为平行光； •光栅：光栅常数已知；

•牛顿环：用于测量光栅的衍射光谱； •CCD相机：用于观测和拍摄光栅的衍射光谱； •数据处理软件：用于分析拍摄到的图像数据。 4.2 实验步骤 1.将白光源接通电源，并通过准直装置使光线成为平行光； 2.将光栅放置在光路中，使其与入射光成一定夹角； 3.调整入射光线角度，使光栅的衍射图样清晰可见； 4.使用CCD相机拍摄光栅的衍射图像； 5.使用数据处理软件对图像进行处理，测量衍射级次和条纹间距； 6.重复几次实验，以提高数据的准确性； 7.统计实验数据，利用光栅公式计算波长。 5. 实验结果与分析通过实验测量得到的数据，我们可以根据光栅的公式计算出波长的值，并与理论值进行比较。实验结果表明，测量得到的波长值与理论值相符，误差较小。这证实了光栅公式的有效性，并验证了实验的准确性。 6. 结论根据实验结果和分析，我们得出以下结论： •光栅测定光波波长实验可以准确测量光波的波长； •光栅公式可以用于计算光波的波长，并得出准确的结果。 7. 实验建议为了进一步提高实验的准确性和可重复性，我们提出以下建议： •进一步优化实验装置，提高光栅的稳定性和准直度； •增加实验的测量次数，以提高数据的准确性和可靠性； •使用更精确的仪器和设备进行实验。以上就是光栅测定光波波长实验的详细报告，通过这个实验，我们对光栅的原理和应用有了更深入的了解。同时，我们也掌握了一种测量光波波长的方法，并通过实验验证了光栅公式的有效性。这对于光学领域的研究和工程应用具有重要意义。

光栅衍射法测定钠光波长

光栅衍射法测定钠光波长引言光栅衍射法是通过衍射的原理来测量光线的波长的一种方法。它是利用光线穿过光栅时发生衍射和干涉的特性，测量光线波长和频率的一种重要手段。本文将介绍如何用光栅衍射法来测定钠光波长。实验仪器和原理 1.光学平台 2.光栅测角仪 3.汞灯 4.钠灯 5.光电倍增管光栅衍射法是利用光线穿过光栅时，会发生衍射和干涉现象，从而产生光谱分离的原理。当由一束单色光垂直入射到平行光栅上时，它将被分成许多条光束，这些光束是由各个栅隙中出射的平行的光线构成的。这些平行光线的方向和相位之间存在干涉效应。各条入射光线的相位差相等，所以在同一侧的各个光线的干涉劈不同，从而产生干涉板的一系列彩色条纹，叫做光谱。实验步骤 1.搭建实验平台：用三个调整螺丝将光学平台固定在实验台上，保证其平稳。 2.光栅光谱仪放置：将光栅光谱仪放置在光学平台上，并使其垂直于汞灯。 3.光栅光谱仪标定：将汞灯点亮，让汞光经过光栅光谱仪，因光栅光谱仪的栅面有许多光栅条上和条间的微小尺度差异，导致汞光出射方向一定有偏差，然后通过光栅光谱仪旋转角度，找到光栅光谱仪对汞光谱的标定值。 4.钠灯光谱测量：用钠灯取代汞灯，同样调整方向和角度，找到钠光谱的位置，旋转光栅光谱仪，直至右边第三条红线作为参考线的最靠近的一条黑色干涉条的主峰完wholely 面对参考红线，此时测出的夹角为θ1，标准表明：λ = 2d·sinθ/k，其中k 为光栅条线数值，d为光栅常数。实验结果分析

以50×10-6m为光栅常数，和光栅线数值为600根/mm，经计算得到钠灯光谱的波长为：λ= 589.3 nm，误差约为± 0.1 nm。实验结论本次实验采用光栅衍射法测定钠光波长，实验结果表明本次实验测定的钠光谱波长为589.3nm，误差约为±0.1nm。由此得出结论：光栅衍射法是一种有效的光谱分析方法，可用于对光线频率和波长的测量，具有较高的准确性和精度。

使用光栅测量光的波长的技巧与原理

使用光栅测量光的波长的技巧与原理光是一种电磁波，具有波长和频率的特性。在科学研究和工程应用中，准确测量光的波长是非常重要的。光栅是一种常用的光学元件，可以通过光的干涉和衍射现象来测量光的波长。本文将介绍使用光栅测量光的波长的技巧与原理。光栅是一种具有规则周期性结构的透明或不透明介质，通常由许多平行的凸起或凹陷构成。当入射光通过光栅时，会发生干涉和衍射现象。光栅的周期性结构使得入射光发生干涉，形成一系列明暗相间的光条纹。这些光条纹的间距与光栅的周期以及入射光的波长有关，因此可以通过测量光条纹的间距来确定光的波长。在实际测量中，通常使用一个光源和一个光栅来进行测量。光源可以是一束单色光或者是一束白光。当使用单色光时，测量的结果更加准确，因为单色光只有一个特定的波长。而当使用白光时，由于白光包含了多个波长的光，测量结果会有一定的误差。测量光的波长的方法有很多种，其中一种常用的方法是通过测量光栅的衍射角度来计算光的波长。当入射光通过光栅时，会发生衍射现象，形成一系列衍射角度。这些衍射角度可以通过测量光条纹的位置来确定。根据衍射理论，可以得到光的波长与衍射角度之间的关系。通过测量光栅的衍射角度，可以计算出光的波长。另一种常用的方法是通过测量光栅的衍射级数来计算光的波长。光栅的衍射级数是指光栅上的某一条纹所对应的衍射级别。光栅的衍射级数与光的波长和光栅的周期有关。通过测量光栅的衍射级数，可以计算出光的波长。除了以上两种方法，还有一种常用的方法是通过测量光栅的光谱条纹来计算光的波长。光栅的光谱条纹是指光栅上的一系列明暗相间的光条纹。这些光条纹的间距与光的波长和光栅的周期有关。通过测量光栅的光谱条纹，可以计算出光的波长。

光栅测定光波波长

1.1用透射光栅测定光波波长用平面透射光栅得到日光灯白光的夫朗和费衍射条纹，其中可以清晰的得到汞光谱中的绿线（546.07nm λ=），钠光谱中的二黄线（1589.592D nm λ=，2588.995D nm λ=）。若d 为光栅常数，θ为衍射角，λ为光波波长，k 为光谱级数（0,1,2k =±± ），则产生衍射亮条纹的条件为： sin d k θλ= （光栅方程）（1）测量光栅常数用汞灯光谱中的绿线（546.07nm λ=）作为已知波长测量光栅常数d 。测量公式： sin k d λθ = （2）测量未知波长已知光栅常数d ，测量钠灯光谱中的二黄线波长1D λ和2D λ。测量公式： sin d k θ λ= （3）测量透射光栅的角色散已知钠光谱中的二黄线的波长差λ∆，测出钠光谱中的二黄线的衍射角，求光栅的角色散 D 。测量公式： D θλ ∆=∆ 1.2分光计测量光波波长当一束平行光垂直入射到光栅上，产生一组明暗相间的衍射条纹，原理如图 9— 1所时，其夫朗和费衍射主极大由下式决定： λm d =Φsin

式中：d ：光栅常数 d = a + b Φ：衍射角 m ：主极大级次 m = 0 ，±1， ±2 此式称光栅方程由（9 — 1）式得： m d Φ= sin λ 由此可以看出：只要测出任意级次的某一条光谱线的衍射角，即可计算出该光波长。 1.3牛顿环测量钠光灯谱线的波长根据理论计算可知，在反射光中暗环半径rk 与入射光的波长λ和透镜球面的曲率半径R 之间的关系是 () 21λkR r k = 式中，k 为正整数0，1，…，k ，称为环的级数。由上式可知，如果用已知波长的单色产生牛顿环，当已知暗环的半径rk ，就可算出透镜球面的曲率半径R;若已知R ，测出rk ，就可算出产生牛顿环的光波波长λ。钠光灯谱线的波长为： () ()R n m D D n m --= 422λ 1.4用迈克尔逊干涉仪测激光波长 1、光程：折射率与路程的乘积，nr =∆ 2、分振幅干涉：波面的个不同部分作为发射次波的光源，次波本身分成两部分，做不同的光程，重新叠加并发生干涉。

光栅衍射法测定钠光波长

光栅衍射法测定光波长一、实验目的 1）理解光栅衍射现象； 2）学习用光栅衍射法测定光的波长。二、实验器材平面透射光栅、钠灯、目镜、狭缝、凸透镜、白屏三、实验原理光栅和棱镜一样，是重要的分光光学元件，已广泛应用在光栅光谱仪、光栅单色仪等。光栅是一组数目极多的等宽、等距和平行排列的狭缝。它分为透射光栅和反射光栅两种。应用透射光工作的称为透射光栅，应用反射光工作的称为反射光栅。现代制造光栅主要有刻划光栅、复制光栅和全息光栅等形式。本实验用的是平面透射光栅。描述光栅特征的物理量是光栅常数d，其大小等于狭缝宽度a与狭缝间不透光部分的宽度b 之和，即，习惯上用单位毫米里的狭缝数目N 来描述光栅特性。光栅常数与的关系为（1）根据夫琅禾费衍射理论，波长为λ的平行光束垂直入射到光栅平面上时，透射光将形成衍射现象，即在一些方向上由于光的相互加强后光强度特别大，而其他的方向上由于光的相消后光强度很弱就几乎看不到光。图40-1给出了形成光栅衍射的光路图。如果入射光源为线光源，经过光栅后衍射图样为一些相距较大的锐利的色彩斑斓的明亮条纹组成。而这些亮条纹1、光源2、狭缝3、凸透镜4、平面透射光栅5、光栅衍射光谱实验原理示意图所在的方位由光栅方程所确定，方程为（）（2）其中，d为光栅常数，k为衍射级别，λ为光波长，为衍射角它是光栅法线与衍射方位角之间的夹角。由（2）式可见，同一级的衍射条纹，如果波长不同其衍射角不同，所以光栅具有分光功能。图40-2为汞灯的部分光栅衍射光谱示意图。光栅衍射现象是很容易观察到的，如果手头有一块光栅，可直接透过光栅观察某一光源就可看到衍射现象。实验室中经常在分光计上利用光栅衍射现象来进行光波长或光栅常数的测量。四、实验内容根据原理图安装好实验器材调整各个透镜在白屏上先呈现出干涉条纹调整使条纹变得清晰明亮测量并计算波长计算的公式为：λ=d*△l/f 实验数据 1、光栅常量 d = 1/20mm 2、f：物镜的焦距 f = 225mm 3、△l 干涉图样上相邻明（暗）条纹之间的距离（多次测量取平均值） △l=25.6mm 4、带入公式计算得到λ的值 λ=568.8nm（在合理的误差范围之内）

物理实验报告《用分光计和透射光栅测光波波长》

物理实验报告《用分光计和透射光栅测光波波长》物理实验报告《用分光计和透射光栅测折射率光波波长》【实验目的】观察低分辨率的衍射光谱，掌握用分光计和透射光栅测光波波长的方法。【实验仪器】分光计，透射光栅，钠光灯，白炽灯。【实验原理】光栅是一种非常好不好的分光元件，它可以光把不同波长的光分开并形成明亮细窄的谱线。光栅分透射光栅六种和反射光栅四类，本化学分析采用透射光栅，它是在一块透明的屏板大量刻痕上刻相互平行等宽而又等间距上时的元件，刻痕处不透光，未刻处透光，于是在屏板上就形成了大量等宽而又等的狭缝。刻痕和狭缝的宽度之和称之为光栅常数，用d 表示。由光栅衍射的理论可知，当一束平行光垂直地投射到二维一维平面上时，透过每一狭缝的光都会发生单缝衍射，入射光同时透过所有狭缝的光又会彼此产生干涉，光栅衍射光谱的强度激光束由单缝衍射和缝间干涉两因素共同决定。用会聚透镜可将光栅的衍射光谱会聚于透镜的焦平面上。凡衍射角满足以下市场条件 k = 0，±1，±2， (10) 的衍射光在该衍射角方向上将会得到加强而产生明条纹，其它方向的光将全部或部分抵消。式（10）称为光栅方程。式中d为光栅的光栅常数，θ为衍射角，λ为光波波长。当k=0时，θ= 0得到零级明纹。当k = ±1，±2 …时，将得到对称分立在零级条纹的一级，二级… 明纹。实验中若测出第k级明纹的衍射角θ，光栅常数d已知，就计算结果可用光栅方程计算出待测光波波长λ。

【实验内容与步骤】 1．分光计的调整分光计的调整方法见实验报告1。 2．用光栅衍射测光的波长（1）要利用光栅方程(10)测光波波长，就必须调节低分辨率光栅平面使其与平行光管和望远镜的光轴垂直。遮蔽先用钠光灯照亮平行光管的狭缝，使望远镜目镜中的分划板上的中心垂线对准狭缝的像，然后固定望远镜。将装有点阵光栅的光栅支架置于载物台上，使其一端对准调平螺丝a ，一端移至另两个调平螺丝b、c的中点，如图12 所示，旋转游标盘并调节调平螺丝b或c ，当从光栅平面光波回来的“十”字像与分划板上方的十字线重合时，如图13所示，固定游标盘。物理实验报告·化学实验报告·生物实验报告·实验报告格式·实验报告模板