光栅衍射实验
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。
5.绘制波长和强度图：用测得的衍射条纹位置和对比度计算光波的波长，组织数据，绘制波长和强度图。
三、实验注意事项1.实验过程中要注意安全，避免光源伤害眼睛。
2.光栅表面要保持干净，防止灰尘和污垢的影响。
3.光路的调整要耐心，确保光线的准确垂直入射到光栅上。
实验五 光栅衍射实验
实验五 光栅衍射实验——光栅距的测定与测距实验（一）光栅距的测定实验目的：了解光栅的结构及光栅距的测量方法。
实验原理： 1. 光栅衍射：光栅是利用多缝衍射原理使光发生色散(分解为光谱)的光学元件。
它是一块刻有大量平行等宽、等距狭缝(刻线)的平面玻璃或金属片。
光栅的狭缝数量很大，一般每毫米几十至几千条。
单色平行光通过光栅每个缝的衍射和各缝间的干涉，形成暗条纹很宽、明条纹很细的图样，这些锐细而明亮的条纹称作谱线。
谱线的位置随波长而异，当复色光通过光栅后，不同波长的谱线在不同的位置出现而形成光谱。
光通过光栅形成光谱是单缝衍射和多缝干涉的共同结果。
波在传播时，波阵面上的每个点都可以被认为是一个单独的次波源；这些次波源再发出球面次波，则以后某一时刻的波阵面，就是该时刻这些球面次波的包迹面（惠更斯原理）实验所需部件：光栅、激光器、直尺与投射屏（自备）。
实验条件：记录数据条件：在激光器发射的激光稳定后，在进行测量，记录数据。
实验步骤：1、 激光器放入光栅正对面的激光器支座中，接通激光 电源后调节上下左右位置使光点对准光栅组中点后 用紧定螺丝固定。
2、在光栅后方安放好投射屏，观察到一组有序排列的衍射光斑，与激光器正对的光斑 为中央光斑，依次向两侧为一级、二级、三级…衍射光斑。
如图20-1所示。
观察光斑的大小及光强的变化规律。
3、 根据光栅衍射规律，光栅距D 与激光波长λ、衍射距离L 、中央光斑与一级光斑的间距S 存在下列的关系：（式中单位：L 、S 为mm ，λ为nm, D 为μm） 根据此关系式，已知固体激光器的激光波长为650nm ，用直尺量得衍射距离L 、光斑距S ，即可求得实验所用的光栅的光栅距。
4、 尝试用激光器照射用做莫尔条纹的光栅，测定光栅距，了解光斑间距与光栅距的关系。
SS L D 22+=λ5、 按照光栅衍射公式，已知光栅距、激光波长、光斑间距，就可以求出衍射距离L 。
将激光对准衍射光栅中部，在投射屏上得到一组衍射光斑，根据公式求出L 。
光栅衍射测光的波长步骤
光栅衍射测光的波长步骤
光栅衍射是一种测量光的波长的方法。
以下是光栅衍射测光的波长的步骤：
1. 准备实验装置：需要一个光源、一个光栅、一个屏幕和一个测量器具（例如尺子或显微镜）。
2. 将光源置于一定距离外，并确保光线垂直射向光栅。
3. 将光栅置于光线路径上，并确保光线通过光栅时是平行的。
4. 将屏幕放置在光栅后方，以接收通过光栅的光线。
5. 调整屏幕的位置，使得通过光栅的光线在屏幕上形成清晰的衍射条纹。
6. 使用测量器具测量衍射条纹之间的距离，即光栅条纹的间距。
7. 使用衍射公式计算光的波长。
光栅的衍射公式为：d·sinθ= m·λ，其中d为光栅的间距，θ为衍射角度，m为整数，λ为波长。
8. 将测得的衍射角度代入衍射公式，计算波长。
注意事项：
- 在实验过程中，确保光线的方向和光栅的位置是准确的，以获得准确的结果。
- 尽量使用单色光源，以便获得清晰的衍射条纹。
- 重复实验多次，取平均值以增加测量的准确性。
光栅衍射实验实验报告doc
光栅衍射实验实验报告.doc 光栅衍射实验实验报告一、实验目的1.通过实验观察光栅衍射现象，了解光栅衍射的原理和特点。
2.掌握光栅方程，能够利用光栅方程计算不同级次的衍射角。
3.学习使用分光计进行角度测量，提高实验技能和数据处理能力。
二、实验原理光栅是由大量等宽等间距的平行狭缝构成的光学元件，当一束平行光垂直照射在光栅上时，会发生衍射现象。
光栅衍射的原理是多缝衍射和单缝衍射的结合，通过光栅方程可以描述不同级次的衍射角与波长之间的关系。
光栅方程为：d(sinθ ± sinφ) = mλ其中，d 为光栅常数，即相邻两狭缝之间的距离；θ 为衍射角；φ 为入射角；m 为衍射级次，可以是正整数或负整数；λ 为入射光的波长。
三、实验步骤1.调整分光计，使平行光管发出平行光，并调整光栅位置，使平行光垂直照射在光栅上。
2.观察光栅衍射现象，可以看到在屏幕上出现了一系列明亮的衍射条纹。
3.转动分光计上的望远镜，对准某一衍射条纹，记录此时望远镜的角度读数。
4.重复步骤3，对准不同级次的衍射条纹，记录相应的角度读数。
5.根据光栅方程，计算不同级次的衍射角。
6.分析实验数据，得出实验结论。
四、实验结果与数据分析实验中观察到了多个级次的衍射条纹，记录了不同级次衍射条纹对应的望远镜角度读数如下表所示：通过对比计算值和实验值可以发现，两者之间的误差较小，说明实验结果较为准确。
同时，不同级次的衍射角随着级次的增加而增加，符合光栅方程的规律。
五、实验结论本次实验通过观察光栅衍射现象，了解了光栅衍射的原理和特点。
掌握了光栅方程，能够利用光栅方程计算不同级次的衍射角。
同时，学习了使用分光计进行角度测量，提高了实验技能和数据处理能力。
实验结果较为准确，验证了光栅方程的正确性。
光栅衍射实验报告数据处理
光栅衍射实验报告数据处理一、实验目的。
本实验旨在通过光栅衍射实验，掌握光栅衍射的基本原理和方法，了解光栅衍射的规律，并通过数据处理和分析，验证实验原理，加深对光学原理的理解。
二、实验原理。
光栅衍射是指光线通过光栅时，由于光波的干涉作用而产生的现象。
当入射光波照射到光栅上时，光波会发生衍射现象，形成一系列明暗相间的衍射条纹。
根据光栅衍射的基本原理和公式，可以计算出衍射角、衍射级数等重要参数。
三、实验装置。
本次实验使用的实验装置包括，He-Ne激光、准直器、光栅、光电探测器、微机、数据采集卡等设备。
四、实验步骤。
1. 将He-Ne激光通过准直器垂直照射到光栅上；2. 调整光栅和光电探测器的位置，使得探测器正对光栅的中央；3. 通过微机和数据采集卡采集衍射条纹的数据，并记录下各级明条纹的位置和强度；4. 根据实验数据，进行数据处理和分析，计算出衍射角、衍射级数等参数。
五、数据处理与分析。
1. 根据实验数据，利用光栅衍射的基本公式，计算出衍射角θ和衍射级数n的数值；2. 绘制衍射条纹的强度分布图，分析不同级别的明条纹强度随角度的变化规律；3. 通过对比实验数据和理论计算值，验证实验原理的准确性和可靠性；4. 分析实验中可能存在的误差来源，探讨改进实验方法和减小误差的途径。
六、实验结果与讨论。
通过数据处理和分析，我们得到了光栅衍射的实验结果，并对实验数据进行了充分的讨论和分析。
根据实验结果，我们验证了光栅衍射的基本原理和公式，加深了对光学原理的理解。
七、实验结论。
在本次实验中，我们通过光栅衍射实验，掌握了光栅衍射的基本原理和方法，通过数据处理和分析，验证了实验原理的准确性和可靠性。
同时，我们也发现了实验中存在的一些问题和不足之处，对实验方法和数据处理进行了讨论和改进。
八、实验总结。
通过本次实验，我们不仅加深了对光栅衍射原理的理解，还掌握了数据处理和分析的方法，提高了实验操作和科研能力。
同时，我们也意识到了实验中存在的问题和不足，为今后的实验和研究工作提出了改进和建议。
衍射光栅特性实验报告
一、实验目的1. 理解衍射光栅的工作原理及其在光谱分析中的应用。
2. 掌握使用衍射光栅测定光波波长和光栅常数的实验方法。
3. 深入理解光栅衍射公式及其适用条件。
4. 分析衍射光栅的色散率、光谱特性等关键参数。
二、实验原理衍射光栅是利用多缝衍射原理使光发生色散的光学元件。
光栅由一组数目极多、平行等距、紧密排列的等宽狭缝构成，分为透射光栅和平面反射光栅。
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。
光栅衍射公式为：\[ d \sin \theta = m \lambda \]其中，\( d \) 为光栅常数（即相邻两狭缝间距），\( \theta \) 为衍射角，\( m \) 为衍射级数，\( \lambda \) 为光波波长。
三、实验仪器1. 分光计2. 平面透射光栅3. 低压汞灯（连镇流器）4. 白色光源5. 硅光电池6. 毫米刻度尺四、实验步骤1. 将分光计调整至水平状态，确保光栅垂直于光路。
2. 打开低压汞灯，调节光源与光栅的距离，使光束垂直照射在光栅上。
3. 通过分光计观察衍射光谱，记录不同衍射级数 \( m \) 对应的衍射角\( \theta \)。
4. 利用光栅衍射公式计算光波波长 \( \lambda \) 和光栅常数 \( d \)。
5. 改变光栅常数，观察衍射光谱的变化，分析色散率、光谱特性等参数。
五、实验结果与分析1. 计算光波波长和光栅常数：\[ \lambda = \frac{d \sin \theta}{m} \]\[ d = \frac{\lambda}{m \sin \theta} \]根据实验数据，计算得到光波波长和光栅常数，并与理论值进行比较。
2. 分析色散率：色散率 \( D \) 表示为：\[ D = \frac{d \sin \theta}{\theta} \]随着衍射级数 \( m \) 的增加，色散率 \( D \) 呈线性增加，说明光栅的色散率较高。
光栅衍射实验报告文库
一、实验名称：光栅衍射实验二、实验目的：1. 熟悉光栅的原理及其在光学仪器中的应用；2. 掌握分光计的调整和使用方法；3. 利用衍射光栅测定光波波长及光栅常数；4. 深入理解光栅衍射公式及其成立条件。
三、实验原理：光栅是利用多缝衍射原理使光发生色散的一种光学元件。
它由一组数目极多、平行等距、紧密排列的等宽狭缝组成。
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。
光栅衍射条纹的形成是单缝衍射和多缝干涉的综合结果。
根据光栅衍射公式，衍射角θ与光波波长λ、光栅常数d以及衍射级次m之间存在如下关系：d sinθ = m λ其中，d为光栅常数，λ为光波波长，θ为衍射角，m为衍射级次。
四、实验仪器：1. 分光计；2. 平面透射光栅；3. 低压汞灯（连镇流器）；4. 毫米刻度尺；5. 计算器。
五、实验步骤：1. 调整分光计，使其与光栅垂直；2. 将光栅放置在分光计的焦平面上，调整光栅角度，使光束垂直照射在光栅上；3. 观察透镜焦平面上形成的衍射条纹，记录下第m级明纹对应的衍射角θ；4. 重复步骤3，记录下多组m级明纹对应的衍射角θ；5. 利用光栅衍射公式计算光波波长λ和光栅常数d。
六、实验数据及结果处理：1. 记录实验数据，包括m级明纹对应的衍射角θ；2. 利用光栅衍射公式计算光波波长λ和光栅常数d；3. 计算光栅常数d的平均值和标准偏差；4. 对实验结果进行分析，讨论误差来源。
七、实验结果与分析：1. 根据实验数据，计算光波波长λ和光栅常数d的平均值及标准偏差；2. 分析实验误差来源，如分光计调整误差、测量误差等；3. 讨论实验结果与理论值之间的差异，分析原因。
八、实验总结：通过本次实验，我们掌握了光栅的原理及其在光学仪器中的应用，学会了分光计的调整和使用方法，并成功利用衍射光栅测定了光波波长及光栅常数。
同时，我们深入理解了光栅衍射公式及其成立条件，为今后进一步学习光学知识打下了基础。
光栅衍射实验报告（完整版）
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ϕ。
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： ()s i ns i n d i m ϕλ±= （1）式中，λ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，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：sin m d m ϕλ= （2）这里，m =0，±1，±2，±3，…，m 为衍射级次，ϕm 第m 级谱线的衍射角。
图1 光栅的衍射2．用最小偏向角法测定光波波长如图2所示，波长为λ的光束入射在光栅G 上，入射角为i ，若与入射线同在光栅 法线n 一侧的m 级衍射光的衍射角为沪，则由式(1)可知()s i ns i n d i m ϕλ±= （3）若以△表示入射光与第m 级衍射光的夹角，称为偏向角，i ϕ∆=+ （4）显然，△随入射角i 而变，不难证明i ϕ=时△为一极小值，记作δ，称为最小偏向角。
光栅衍射实验报告建议(3篇)
第1篇一、实验名称光栅衍射实验二、实验目的1. 理解光栅衍射的基本原理，包括光栅方程及其应用。
2. 掌握分光计的使用方法，包括调整和使用技巧。
3. 学习如何通过实验测定光栅常数和光波波长。
4. 加深对光栅光谱特点的理解，包括色散率、光谱级数和衍射角之间的关系。
三、实验原理光栅是由大量平行、等宽、等间距的狭缝（或刻痕）组成的光学元件。
当单色光垂直照射到光栅上时，各狭缝的光波会发生衍射，并在光栅后方的屏幕上形成一系列明暗相间的衍射条纹。
这些条纹的形成是由于光波之间的干涉作用。
根据光栅方程，可以计算出光栅常数和光波波长。
四、实验仪器1. 分光计2. 平面透射光栅3. 低压汞灯（连镇流器）4. 光栅常数测量装置5. 光栅波长测量装置五、实验步骤1. 准备工作：检查实验仪器是否完好，了解各仪器的使用方法和注意事项。
2. 调节分光计：根据实验要求，调整分光计，使其达到最佳状态。
3. 放置光栅：将光栅放置在分光计的载物台上，确保其垂直于入射光束。
4. 调节光源：调整低压汞灯的位置，使其发出的光束垂直照射到光栅上。
5. 观察衍射条纹：通过分光计的望远镜观察光栅后的衍射条纹。
6. 测量衍射角：使用光栅常数测量装置，测量衍射条纹的角宽度。
7. 计算光栅常数和光波波长：根据光栅方程，计算光栅常数和光波波长。
8. 重复实验：重复上述步骤，至少进行三次实验，以确保实验结果的准确性。
六、实验数据记录1. 光栅常数（d）：单位为纳米（nm）。
2. 光波波长（λ）：单位为纳米（nm）。
3. 衍射角（θ）：单位为度（°）。
七、实验结果与分析1. 计算光栅常数和光波波长：根据实验数据，计算光栅常数和光波波长。
2. 分析实验结果：比较实验结果与理论值，分析误差产生的原因，如仪器误差、操作误差等。
3. 讨论实验现象：讨论光栅衍射条纹的特点，如条纹间距、亮度等。
八、实验结论1. 通过实验，验证了光栅衍射的基本原理。
2. 掌握了分光计的使用方法，提高了实验操作技能。
光栅衍射实验
当一束平行单色光垂直入射到光栅上，透过光栅的每条狭 缝的光都产生有衍射，而通过光栅不同狭缝的光还要发生 干涉，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。 单色平行光束垂直照射光栅，按照光栅衍射原理，衍射光 栅中明条纹的位置为：
汞灯的光栅光谱示意图
【实验内容与步骤】
分光计的调整
调节要求：分光仪达到以下三点要求，才能用 它进行精确的测量。
1 、平行光管发出平行光（平行光管的狭缝位 于其物镜焦平面上）。 2、 望远镜接受平行光（调焦于无穷远）。 3、平行光管与望远镜“同轴等高”，载物台 与仪器主轴垂直。
光栅调节
如果把光栅放反了即把涂着药膜的一面对着平行光管相当于在光路中加了一层介质如玻璃由于介质的折射使衍射光线平移了一个距离介质的两个面是平行的那么透过介质后的衍射光线的角度不变因此经望远镜后会聚后在分划板上的位置也不会改变对实验结果没有影响
光栅衍射实验
光波波长的测量
河北工业大学物理实验中心 张旭
【实验目的】
A1 A1 2 A
B 1 B 1 2 B
由于分光计偏心差的存在，衍射角和有差异，求其平均 值可消除了偏心差。所以，各谱线的衍射角为：
A＋ B
2
A1 A1 B 1 B 1
4
测量时，从最右端的黄2光开始，依次测黄1光，绿 光，··· ··· 直到最左端的黄2光，重复测量三次。
1.观察光栅衍射现象，了解光栅的应用及 其特性。 2.测量汞灯不同谱线的波长。
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，测量其光栅常数。
2、掌握光栅衍射公式。
3、用光栅测光波波长。
二、基本原理光栅是根据多缝衍射原理制成的一种分光元件，衍射光栅有透射光栅和反射光栅两种，它们都相当于一组数目很多、排列紧密均匀的平行狭缝，透射光栅是用金刚石刻刀在一块平面玻璃上刻成的，而反射光栅则把刻缝刻在硬质合金上。
本实验所用是透射式光栅。
光栅衍射图样是由来自每一个单缝上许多子波以及来自各单缝对应的子波彼此相干叠加而形成。
因此，它是单缝衍射和多缝干涉的总效果。
因此，光栅衍射图样是多缝干涉光强分布受单缝衍射光强分布调制的结果。
衍射图样如图1所示。
单缝衍射的光强分布由单缝衍射因子22sin uu 决定，其中λφπsin a u =，为缝宽，a φ为对缝的半张角，λ为波长。
多缝干涉的光强分布由多缝干涉因子22sin vNv 决定，其中λφπsin d v =，为缝数，＝＋b 为光栅常数，为缝间不透光部分的宽度。
N d a b 因此光栅衍射的光强分布公式为0I I =22sin u u 22sin vNv 。
其图样是干涉与衍射相互作用的结果，多光束干涉图样受单缝衍射的调制，衍射条纹以单缝衍射光强分布曲线为包络线。
图1 光栅衍射光斑排列 图2 产生莫尔条纹的两组光栅如果把两块光栅距相等的光栅平行安装，并且使光栅刻痕相对保持一个较小的夹角θ时，如图2所示，透过光栅组可以看到一组明暗相间的条纹，即为莫尔条纹。
莫尔条纹的宽度B为：B=P/sinθ其中P为光栅距。
光栅刻痕重合部分形成条纹暗带，非重合部分光线透过则形成条纹亮带。
光栅莫尔条纹的两个主要特征是：判向作用：当指示光栅相对于固定不动的主光栅左右移动时，莫尔条纹将沿着近于栅线的方向上下移动，由此可以确定光栅移动的方向。
位移放大作用：当指示光栅沿着与光栅刻线垂直方向移动一个光栅距D时，莫尔条纹移动一个条纹间距B，当两个等距光栅之间的夹角θ较小时，指示光栅移动一个光栅距D，莫尔条纹就移动KD的距离。
衍射光栅实验报告
衍射光栅实验报告衍射光栅实验报告一、实验目的1.了解衍射光栅的基本原理及特点2.掌握判读衍射光栅光谱的方法3.了解CD、DVD等信息光盘的读取原理二、实验原理1.衍射光栅原理衍射光栅是一种通过利用光的衍射原理来实现分光的光学元件，它将出射光束分离成几条相互平行的光路，这种光路被称为衍射光谱，由此可得到光的频谱结构。
当光通过一个细缝时，由于光的波动特性，将沿多个方向发射，呈辐射状。
当出射的光线与其他辐射状的光线相遇时，形成了一种交织的、条纹状的光强分布状态，称为衍射。
在这些交织的光线中，有一部分光线会处于同相干状态，这种状态就是一个有序的、有规律的光强分布状态，称为干涉。
衍射光栅结构是通过在一块透明基板上刻制几条平行的刻痕，以便衍生出不同频率和波长的光，这些光呈现出明显的痕迹。
2.CD、DVD读取原理CD（Compact Disc）是一种存在于数字时代的数字光盘。
CD的读取是用激光器从光盘上读出图像信息，这种光线是被反射回传送到激光探测仪中的。
读取CD上的编码信号就是通过收集这些识别码流来实现的。
激光束的直径被限制在0.6-1.0微米的范围内，在这个范围内的尺寸可以达到小于图中的数字。
CD盘上的两道螺旋状的轨道可以覆盖音乐录音带长度的录音。
通过增加激光探测仪的扫描频率，可以将CD盘上的信息移动到播放器中，让它能够播放CD上的信息。
同样地，DVD（Digital Versatile Disk）也是一种数字光盘，是CD的升级版本。
DVD可以存储更多的信息，从而提高数据储存的速度和精度。
DVD光碟在制作过程中也使用了激光束，DVD盘的数据信息是通过摆动激光的方式，读取DVD光盘上的编码信息来快速读取的。
三、实验步骤1.准备实验装置，将光学器材进行组合，将用于实验的器材稳定放置在台子上。
2.将测试样品放置在实验台面上，插上线材，并将光度计固定。
3.打开干涉腔的电源，观察干涉波纹制作，调整电源并确保干涉波纹正确生成。
光栅衍射实验结论及分析
光栅衍射实验结论及分析光栅衍射实验是一种使用衍射原理探索可见光的基础实验，用来研究该原理的物理现象。
它是由泰勒（Thomas Young）在1801年首先提出的，是他发现可见光可以衍射的第一个例子。
自那时以来，光栅衍射实验及其理论基础一直是物理学家和光学家学习和研究可见光，了解它的性质和特性的首要通路。
本文将从光栅衍射实验和它发现的物理原理的发展史，衍射波的原理，以及光栅衍射实验在实际应用中的重要性等方面，阐述栅衍射实验的本质，以及它对可见光的研究与应用发挥的重要作用。
一、光栅衍射实验的发展史光栅衍射实验，也被称为“泰勒实验”，是由泰勒发现可见光可以衍射的第一个例子，它是由他在1801年提出的。
从1801年起，一直到当今，光栅衍射实验一直是用于探索可见光的基础物理实验。
泰勒在实验中，将光线通过一个针尖小的小孔，然后照射到一个光栅（也叫“天平”）上，观察它们投射到墙上时所形成的图案。
通过实验，他发现可见光是一种颗粒性的，可以衍射的粒子，他将这种理论发展为衍射波理论，在实验上，他也设计了一个衍射仪进行测量。
随后，荷兰物理学家克拉科夫（Crakow）在1820年用更加复杂的实验，进一步验证了泰勒的衍射波理论。
而后，几百年来，许多物理学家和光学家不断深入研究，完善了光栅衍射实验及其理论基础，并应用于实际，使得这个实验更加有效地发挥作用。
二、衍射波模型实验中，泰勒发现了可见光可以衍射，并建立了衍射波模型，这一模型是可见光的基本模型。
衍射波模型指的是关于衍射的一种基本理论，它描述的是可见光的衍射过程，它的基本思想是，由于光栅的存在，可见光会产生衍射，形成彩色的衍射图案。
衍射波模型给出了衍射的物理机制，即可见光由无数个小小的频率相同、波长相同的波组成，当这些波在衍射屏上相互关联时，就会出现衍射波模型所描述的衍射图案。
在衍射波模型中，还有一个重要概念，即衍射幅度。
衍射幅度是指在衍射图案中，不同颜色射线的强度差异，也就是说，衍射幅度表示衍射图案的强弱，它可以影响衍射图案的形状。
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：1.对于手机，激光笔垂直于墙面、手机平行于墙面放置，微调手机平面，使得反射光回到激光笔出光口，然后再让反射光稍稍上移，使得衍射光斑能投射到墙面上，这样就保证光在水。
光栅衍射实验报告步骤(3篇)
第1篇一、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. 加深理解光栅衍射公式及其成立条件。
二、实验原理光栅是由一组数目很多的相互平行、等宽、等间距的狭缝（或刻痕）构成的，是单缝的组合体。
光栅可以产生衍射现象，使光发生色散。
光栅衍射条纹狭窄细锐，分辨本领比棱镜高，所以常用光栅作分光元件。
光栅衍射公式为：\[ d \sin \theta = m\lambda \]其中，d为光栅常数，θ为衍射角，m为衍射级次，λ为光波波长。
三、实验仪器1. 分光计2. 平面透射光栅3. 低压汞灯（连镇流器）4. 米尺5. 计算器四、实验步骤1. 调整分光计，使望远镜与平行光管共轴。
2. 将光栅放置在分光计的载物台上，调整光栅与平行光管的距离，使光栅垂直于入射光。
3. 打开低压汞灯，调节光栅与平行光管之间的距离，使光栅衍射条纹清晰可见。
4. 记录衍射条纹的位置，计算衍射角θ。
5. 测量光栅常数d。
6. 根据光栅衍射公式，计算光波波长λ。
五、实验数据及结果1. 光栅常数d：_______ mm2. 衍射级次m：_______3. 衍射角θ：_______°4. 光波波长λ：_______ nm六、思考题1. 为什么光栅能产生色散现象？2. 光栅衍射条纹的特点是什么？3. 如何通过光栅衍射公式计算光波波长？七、实验总结本次实验通过光栅衍射实验，加深了对光栅原理及光栅衍射公式的理解。
通过实验，掌握了分光计的调整与使用方法，学会了利用衍射光栅测定光波波长及光栅常数的原理和方法。
实验过程中，注意观察现象，认真记录数据，计算结果，为后续实验打下了基础。
第2篇一、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. 加深理解光栅衍射公式及其成立条件。
二、实验原理光栅衍射实验是利用光栅对光波进行衍射和干涉，通过观察光栅衍射条纹，测定光波波长及光栅常数。
光栅衍射_物理实验
图2.9.2 汞的衍射光谱光栅衍射一、实验目的1．了解分光计的工作原理，掌握其调整方法。
2．学会使用分光计和光栅测定光谱的波长。
二、实验原理光栅分为透射光栅和反射光栅，本实验使用透射光栅，如图2.9.1所示。
图2.9.1 透射光栅光路示意图若将平行光垂直照射在光栅上，光栅衍射明纹的条件是衍射角φ必须满足下列关系λφk b a k =+sin )(, ,2,1,0±±=k 式中b a +称为光栅常数，b a + =N1，N 为每毫米上狭缝数目，λ为入射光波长，k 为谱线级数，φk 为k 级谱线对应的衍射角。
若已知N ，并测出衍射角φk ，即可求得波长λ。
若入射光为几种不同波长的光，则由光栅方程可知，除中央明纹相互重叠外，其它每一 级谱线都因对应的衍射角不同而相互分开。
本实验汞光灯发出六种不同波长的可见光，如图2.9.2，其中有紫、绿、黄1、黄2四条强线，另一紫是中强线，兰是弱线。
三、实验仪器 1、分光计分光计主要由平行光管、阿贝式自准直望远镜、平台(即载物台)、刻度盘和游标盘四部分组成图2.9.3望远镜及平台图2.9.4平行光管图2.9.7 望远镜调整图2.9.5 阿贝式自准直望远镜分光计的调整方法：（1）粗调。
用肉眼观察，调节平台、望远镜筒、平行光管都初步达到水平状态，为进一步的细调打下基础。
（2）用自准法调望远镜对平行光聚焦。
将双反平面镜放在平台上并与望远镜光轴目测垂直，为了便于调节，放置平面镜时应使平面镜与平台下的3个调节螺钉中的两个平行，如图2.9.7所示，调节平面镜的俯仰只需调A 螺钉。
点亮目镜下的小灯，然后转动目镜，先看清分划板上的叉丝，再伸缩目镜筒使十字窗的像十分清晰，并用视差法检查(上下或左右移动眼睛，像与十字线无相对位移)，使十字窗与其反射像之间无视差。
由自准直的原理可知，望远镜已经调焦至无限远了或称望远镜能接收平行光，以后目镜不要再调。
（3）调望远镜光轴与分光计中心轴相互垂直。
利用光栅进行衍射实验的指南与技巧
利用光栅进行衍射实验的指南与技巧光栅是一种重要的实验工具，可以用于进行衍射实验。
本文将介绍利用光栅进行衍射实验的指南与技巧。
一、实验准备在进行光栅衍射实验前，需要准备以下实验器材：1. 光栅：选择适合实验的光栅，通常包括线栅和面栅两种类型，选择栅常和刻线间距合适的光栅。
2. 光源：选择稳定的光源，例如激光、白光或单色光源。
3. 照相底片或探测器：用于记录衍射图样。
4. 准直器：用于准直光线，使其成为平行光。
5. 透镜和光屏：用于观察和调节实验光路。
二、实验步骤1. 准备光路：将光源放置在适当位置，使用准直器将光线调整为平行光，使之垂直照射光栅。
2. 调整距离：根据光栅和光源的特性，调整光源到光栅的距离，通常在50到100厘米之间。
3. 观察衍射图样：将照相底片或探测器放置在适当位置，记录和观察衍射图样。
4. 测量和分析：根据实际需要，可使用尺子、放大镜或计算机软件对衍射图样进行测量和分析。
三、实验技巧1. 光源的选择：根据实际需要选择合适的光源，激光光源具有单色性和方向性，适合进行精确的实验；白光光源用于观察彩色衍射图样。
2. 光栅的选择：根据实验需求选择适当的光栅，线栅适合进行一维衍射实验，而面栅适合进行二维衍射实验。
3. 准直光线：使用准直器将光线调整为平行光，确保实验的准确性和精度。
4. 调整实验装置：根据实验特点和要求，灵活调整实验装置，确保实验光路的稳定性和可调节性。
5. 细心观察：在进行实验过程中，仔细观察衍射图样的变化，记录并分析实验现象。
四、实验注意事项1. 安全操作：在进行实验过程中，要注意使用安全眼镜和手套，并遵守实验室的安全规定。
2. 实验环境：实验室的环境应保持相对干净和安静，避免实验结果受到外界干扰。
3. 仪器校准：在进行实验前，要确保实验仪器已经校准，以保证实验数据的准确性。
4. 数据记录：对实验数据进行详细记录，并保留实验记录及相关数据，方便后续分析和报告。
利用光栅进行衍射实验是一项复杂而有趣的实验，通过合理的准备、操作和观察，可以得到精确的实验结果。
11大学物理实验光栅衍射
三、数据处理
计算绿光、黄1和黄2三种波长成分的衍射角 及不确定度，正确表示结果。 （分光计测量角度时，B类不确定度取1分） 以绿光的衍射角计算光栅常数d及其不确定度， 正确表示结果（绿光波长为546.1nm） 。
cos d 2 sin
使用上一步计算出的光栅常数和两条黄线的 衍射角计算黄光的波长，并与已知值(p369) 比较，计算定值误差。
光栅衍射
衍射光栅是利用多缝衍射原理使光发生色散的 光学元件，由大量相互平行、等宽、等间距的 狭缝或刻痕所组成。由于光栅具有较大的色散 率和较高的分辨本领，它已被广泛地装配在各 种光谱仪器中。
光栅按不同分类方法可分为透射型和反射型光 栅或振幅型和位相型光栅，本实验使用的是透 射型振幅光栅。
一、实验原理
注意，测量之前务必把望远镜与外刻度盘固 定在一起。
测量衍射角 以绿光为例，转动望远镜，使-1级与分划板 垂线重合，读角位置θ1和θ′1，再测+1级角位 置θ2和θ′2，则1级绿光的衍射角θ为：
1 1 2 1 2 4
测量时，从最右端的黄2光开始，依次测黄2、 黄1，绿光，· · · · · · 直到最左端的黄2光，重复 测量三次。
1、光栅分光原理 光栅透光部分宽为a， 不透光部分宽为b， d=a+b称为光栅常数。
a
d
b
波长为λ的单色平行光垂直照射光栅时，出射角 θ满足如下光栅方程时，得到衍射主极大。
d sin k
(k 0,1,2)
光栅常数d，波长λ以及衍射角θ三个量，已知其 中两个，则第三个可由光栅方程求得。
Leabharlann 黄123 1
黄2
2 3
本实验用分光计的准直管获得平行光，垂直照 射光栅后的衍射图样通过望远镜的物镜聚焦到 分划板上，进行观察和读数。
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①调整光栅平面与平行光管的光轴垂直。平行光垂直入射于光栅平面，这是式(2)成立的条件，因此应做仔细调节，使该项要求得到满足。调节方法是:先将望远镜的竖叉丝对准零级谱线的中心，从刻度盘读出入射光的方位(注意:零级谱线很强，长时间观察会伤害眼睛，观察时必须在狭缝前加一两层白纸以减弱其光强)。再测出同一m级左右两侧一对衍射谱线的方位角，分别计算出它们与入射光的夹角，如果二者之差不超过a＇角度，就可认为是垂直入射。
一、实验名称：光栅衍射实验核51粟鹏文
二、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。
三、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。
=
△λ异=
λ异=（±）nm
λ=(λ同+λ异)/2=
=*10-4
△λ=
λ=±nm
谱线级次m
同（异）侧
测得的 /nm
理论值/nm
相对偏差
2
异
同
平均
0．693%
3．选做（最小偏向角法）
先找到黄光中与入射线位居光栅平面法线同侧的某一条谱线，改变入射角，当其处于最小偏向角位置时，记下该谱线的方位;然后，以平行光管的光轴为对称轴，通过转动小平台，使光栅平面的法线转到对称位置上，在入射线的另一侧，对应级次的衍射线亦同时处于最小偏向角位置，记下其方位，前后两种情况下衍射线的夹角即为2 。
③根据上述读数，判断衍射光线和入射光线位居光栅平面法线同侧还是异侧。
④确定m的符号并用已求出的d计算出水银灯光谱中波长较短的黄线的波长 。
(4)用最小偏向角法测定波长较长的黄线的波长(选做)。
确定 的方法与确定三棱镜的最小偏向角的方法相似。改变入射角，则谱线将随之移动，找到黄光某一条谱线与零级谱线的偏离为最小的方位后，就可由该谱线的方位及零级谱线的方位(即入射光的方位)测出最小偏向角 。
46°11’
62°’
62°35’
58°’
46°’
31°’
31°’
29°’
23°’
A.用 的数据求d；
=> =sin29°’nm=
=> = = =
=
d=±nm
B.求黄光1的波长（理论值）
=> =°’/3=
=
λ1=（±）nm
C.求黄光２的波长（理论值）
λ2=dsinφm/m=
=
λ2=±nm
D.求紫光的波长（理论值）
②课前由式(2)推导出d和 的不确定度公式。为了减少测量误差，应根据观察到的各级谱线的强弱及不确定度的公式来决定测量第几级的 较为合理。
A．用 推导d的不确定度
=>
B． 的不确定度
=>
所以，m越大， 、 越小。在可能看清的情况下，m取的越大，测得的值误差越小。
③测定 。光线垂直于光栅平面入射时，对于同一波长的光，对应于同一m级左右两侧的衍射角是相等的。为了提高精度，一般是测量零级左右两侧各对应级次的衍射线的夹角2 ，如图所示。测量时应注意消除圆度盘的偏心差。
可以借助用平面镜与光栅平面平行进行调节。先固定外刻度盘转动内盘（内盘小平台不与内盘发生相对移动）。预转 ，然后看十字叉丝是否与叉丝对齐后读方位与初始方位的差即为入射角的值。
②测定波长较短的黄线的衍射角 。与光线垂直入射时的情况不同，在斜入射的情况下，对于同一波长的光，其分居入射光两侧且属同一级次的谱线的衍射角并不相等，因此，其 只能分别测出。
同（异）侧
2
Ⅰ
189°47’
37°9’
37°’
异
Ⅱ
9°50’
37°8’
光谱级次ｍ
游标
右侧衍射光方位
衍射角
同（异）侧
2
Ⅰ
147°34’
5°4’
5°5’
同
Ⅱ
327°36’
5°6’
=>
(m的符号与 的正负号一致，括号中的正负是同侧取正异侧取负)
， ，
A.用光谱级次m=2求
=
△λ同=
λ同=±nm
B.用光谱级次m=2求
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：
四、主要的实验仪器及实验步骤：
实验仪器：
1.1。分光计
分光计的结构和调整方法见节。在本实验的各项任务中，为实现平行光入射并测准光线方叫位角，分光计的调整应满足: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。
2.2。光栅
如前所述，光栅上有许多平行的，等距离的刻线。在本实验中应使光栅刻线与分光计主轴平行。如果光栅刻线不平行于分光计主轴，将会发现衍射光谱是倾斜的并且倾斜方向垂直于光栅刻痕的方向不平行于分光计方向，但谱线本身仍平行于狭缝。显然这会影响测量结果。通过调整小平台，可使光栅刻痕平行于分光计主轴。为调节方便,放置光栅时应使光栅平面垂直于小平台的两个调水平螺钉的连线。
求d及 。已知水银灯绿线的波长 ，由测得的绿线衍射角 求出光栅常数d。再用已求出的d测出水银灯的两条黄线和一条最亮的紫线的波长，并计算d和 的不确定度。
（3）在 时，测定水银灯光谱中波长较短的黄线的波长。
①使光栅平面法线与平行光管光轴的夹角(即入射角)等于 ，同时记下入射光方位和光栅平面的法线方位。调整方法自拟，课前考虑好。
（4）利用光栅分光利用了各种波长的光不同的衍射角进行分光，得到的谱线中含零级谱线，其余谱线在零级谱线两边依次排开，而且对于同一波长的光，不同的级次可得到不同的谱线。
利用棱镜分光利用了各种波长的光不同的折射角进行分光，得到的谱线中每种颜色的谱线只有一条，且按光的波长的顺序依次排列。
光谱级次ｍ
游标
谱线方位
对称后对应方位
2
Ⅰ
187°35’
146°5’
41°30’
41°30’
Ⅱ
7°37’
326°7’
41°30’
，m=2
=>
=
=
λ=±nm
与理论值的偏差：此时的误差较 ＝０时测量的误差大了不少。
六、思考题：
（1）要调节望远镜光轴⊥分光计主轴当平面镜法线与望远镜光轴平行时，反射像与叉丝的上交点完全重合，将小平台旋转180°之后，如果仍然完全重合，则说明望远镜光轴已垂直于分光计主轴了。调节方法是采用渐近法∶即先调小平台下的螺钉使反射像与叉丝的上交点之间的距离减小一半，再调望远镜的调水平螺钉使它们重合，然后转动小平台180°，重复以上步骤。
3。水银灯
1．水银灯谱线的波长
水银灯谱线的波长
颜色
紫
绿
黄
红
波长/nm
2.水银灯光谱图
汞灯的多级衍射光谱
3.使用水银灯注意事项
l)水银灯在使用中必须与扼流圈串接，不能直接接220V电源，否则要烧毁。
2)水银灯在使用过程中不要频繁启闭，否则会降低其寿命。
3)水银灯的紫外线很强，不可直视。
实验步骤：
(1)调整分光计和光栅以满足测量要求。
利用已测出的d和式(6)即可求出水银灯光谱中波长较长的黄线的波长，并与实验任务2中得到的实验结果相比较。
五、数据处理：
1． ＝０时，测定光栅常数和光波波长；
光栅编号：14； ＝1’；入射光方位 ＝152°36’； ＝332°40’；
波长／nm
黄1
黄2
紫
衍射光谱级次m
3
3
3
3
游标
Ⅰ
Ⅱ
Ⅰ
Ⅱ
Ⅰ
Ⅱ
Ⅰ
Ⅱ
左侧衍射光方位
调整光栅平面与平行光管的光轴垂直。调节方法是:先将望远镜的竖叉丝对准零级谱线的中心，从刻度盘读出入射光的方位，再测出同一m级左右两侧一对衍射谱线的方位角，分别计算出它们与入射光的夹角，如果二者之差不超过a＇角度，就可认为是垂直入射。
（2）A．用 推导d的不确定度
=>
B． 的不确定度
=>
（3）在垂直入射且已知垂直入射方向方位角的基础上，使得游标Ⅰ的示数比垂直入射时的示数偏移 ，然后读出游标Ⅱ的示数。此时再转动小平台，使得零级谱线中心与望远镜叉丝重合，即可保证入射角为 。
实际测量时，为提高测量精度，可测出2 。方法是：先找到黄光中与入射线位居光栅平面法线同侧的某一条谱线，改变入射角，当其处于最小偏向角位置时，记下该谱线的方位;然后，以平行光管的光轴为对称轴，通过转动小平台，使光栅平面的法线转到对称位置上，在入射线的另一侧，对应级次的衍射线亦同时处于最小偏向角位置，记下其方位，前后两种情况下衍射线的夹角即为2 。
180°0’
4°4’
183°56’