用光栅测量光波波长数据处理
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。
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。
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对准狭缝的像，然后固定望远镜。
将装有光栅的光栅支架置于载物台上，使其一端对准调平螺丝a，一端置于另两个调平螺丝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，当从光栅平面反射回来的“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。
光栅特性及测定光波波长-实验报告
II. 调节光栅使其刻痕与仪器转轴平行：松开望远镜的紧固螺丝，转动望远 镜，找到光栅的一级和二级衍射谱线，±1，±2，…级谱线分别位于 0 级谱线两 侧。调节各条谱线中点与分划板缘心重合，即使两边光谱等高。调好后，再返 回检查光栅平面是否与平行光管光轴垂直。，若有改变，则要反复调节，知道两 个条件均能满足。 2. 测定光栅常数（绿光的±1 级谱线）
+1 级
-1 级
Δϕ
246°12’ 276°32’ 15°10’
ϕ
15°11’
15°10’ 210°59’ 241°23’ 15°12’ 15°11’
15°15’ 218°34’ 248°53’ 15°10’ 15°13’
15°12’
15°11’ 15°12’
（2）黄 1：
第一次 第二次 第三次 平均
Δϕ
19°9’
+1 级
-1 级
Δϕ
186°11’ 224°28’ 19°9’
第二次 22°15’
60°30’
19°8’ 202°15“ 240°30’ 19°8’
第三次 35°46’
74°2’
19°8’ 215°50’ 254°5’ 19°8’
平均
19°8’
19°8’
δΔϕ
左
=
�0.00022
+
e2 3
左游标读数
+1 级
-1 级
25°58’
光栅衍射与光波波长的测定实验报告
光栅衍射与光波波长的测定实验报告目录一、实验目的 (2)1. 理解光栅的基本原理和作用 (2)2. 学会使用光栅光谱仪进行光栅衍射实验 (3)3. 测定入射光和衍射光的波长 (4)二、实验原理 (5)1. 光栅方程 (6)2. 惠更斯-菲涅耳原理 (7)3. 菲涅耳衍射 (7)4. 夫琅禾费衍射 (8)5. 光波波长测定 (10)三、实验仪器与材料 (11)1. 光栅光谱仪 (11)2. 可调谐激光器 (12)3. 高精度光杠杆 (14)4. 微倾螺旋 (15)5. 滤光片 (16)四、实验步骤 (17)五、实验数据与结果分析 (19)1. 记录实验过程中的所有数据，包括衍射图谱、波长计算值等 (20)2. 对比实验数据与理论预期，分析光栅性能和波长测定结果的准确性213. 编写实验报告，总结实验过程、结果与讨论 (22)六、实验误差分析与改进措施 (22)1. 分析实验误差来源，如仪器误差、操作误差等 (24)2. 提出改进措施，如优化仪器设置、提高操作技能等 (25)3. 对实验结果进行修正，以提高测量精度 (26)七、实验结论 (27)一、实验目的本实验旨在通过光栅衍射与光波波长的测定，深入理解光栅的基本原理及其在光学信息处理、通信和显示技术等领域的应用。
实验过程中，我们将观察并分析光栅产生的衍射图样，测量光波波长，并探究光栅常数与衍射效率之间的关系。
通过实验操作，培养学生的动手能力和科学实验素养，提高其解决实际问题的能力。
1. 理解光栅的基本原理和作用本实验旨在探究光栅衍射现象与光波波长的关系，为了更好地理解实验内容，我们首先需深入理解光栅的基本原理和作用。
光栅是一种具有周期性结构的光学元件，其表面由一系列等宽等间距的狭窄透光条和遮挡条组成。
当光束入射到光栅上时，由于光栅的周期性结构，会发生衍射现象。
衍射是波（如光波）在遇到障碍物或穿过小孔时产生的一种物理现象，光波会被分散成不同的方向，形成明暗相间的条纹。
《大学物理实验》 实验十九 用透射光栅测光波波长及角色散率
（2）测光波波长 转动望远镜，观测紫光的第一级谱线，测出其对应的角位置，利用已测出的光栅常数d ， 就可算出紫光的波长。重复二次，取平均值，并与公认值比较，计算其测量误差。 （3）测角色散率
利用上面的方法，在 k = ±1 时测出汞灯的两条黄线λ1及λ2的衍射角θ i ，代入（1）式 算出λ1及λ2，再由 （2）式求出光栅的角色散率D。
四、实验内容和步骤
1、分光计的调节
分光计的调节步骤是：(1)调节望远镜聚焦于无穷远处；(2)
使望远镜光轴垂直于分光计转轴；(3) 平行光管产生平行光且光
轴垂直于分光计转轴。具体的调节方法参阅分光计的调节和使
用。
2、光栅的调节
（1）调节光栅平面使之平行于仪器转轴并垂直于平行光管 光轴
先将望远镜叉丝对准平行光管狭缝，并固定望远镜。按图
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实验十九 用透射光栅测光波波长及角色散率
衍射光栅是一种分光元件，由于其基质材料不同而有透射光栅和反射光栅两类。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在一块平面 玻璃上刻划而成的。反射光栅则是刻划在精研过的硬质金属面上，用这种方法刻制的光栅， 由于要求非常精密，因而制造困难，所以价格非常昂贵，而平常所用的光栅大都是复制品。 如今由于单色性好的激光的出现，应用其干涉原理制成了全息光栅，制造容易，价格便宜， 从而使得光栅摄谱仪在现代技术上有极其广泛的应用，光栅实验也得以普及。本实验用的 光栅是一块透射光栅。
便可求出光栅常数 d 。 2. 光栅的角色散率
如果光源中包含几种成份的光波，根据衍射方程，在同一级谱线(除零级外)中，不同
波长的光波就有不同的衍射角θ ，从而在同一级谱线中形成多条单色谱线，如图 2 所示。 对于第 k 级谱线，设相邻两单色谱线对应的波长差为 Δλ ，衍射角之差为 Δθ ，定义该光 栅在θ 方向的角色散率Ｄ为
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,就可求出人射光的波长。
2.光栅色散本领与分辨本领人射光波长不同，则同等级光谱衍射角中不同，波长越长，衍射角越大，这就是光栅的分光原理。
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。
本实验研究的是光线垂直入射时所形成的衍射，此时，入射角i=0则光栅方程变为：K=0，±1，±2，··· （3-15-3）图3-15-2 汞灯的光栅光谱示意图由（3-15-3）可以看出，如果入射光为复色光，K=0时，有：，不同波长的零级亮纹重叠在一起，则零级条纹仍为复色光。
用透射光栅测定光波波长实验 课程思政
用透射光栅测定光波波长实验课程思政光波波长是光学研究中一个重要的参数，它对光的性质和特性有着重要的影响。
测量光波波长的方法有很多种，其中一种常用的方法是使用透射光栅进行测定。
本文将介绍透射光栅测定光波波长的实验原理和步骤，并探讨这一实验对我们的思政教育的启示。
透射光栅是一种特殊的光学元件，它能够将入射的光波分散成不同的波长，形成光谱。
透射光栅的结构由一系列平行的凹槽组成，这些凹槽的间距非常小，通常为几微米。
当入射光波通过透射光栅时，由于不同波长的光波在光栅上的相互作用不同，它们将被分散成不同的角度，形成光谱。
测定光波波长的实验中，我们可以使用透射光栅和光源。
首先，将光源对准透射光栅，使得光波垂直入射到光栅表面。
然后，观察透射光栅产生的光谱。
我们会发现，光谱中有很多不同颜色的光点，这些光点对应着不同波长的光波。
接下来，我们需要测量这些光点的角度。
为了实现这一点，我们可以使用一个光学仪器，如角度测量器或光谱仪。
将该仪器对准光谱上的某个光点，测量出该光点相对于入射光线的角度。
通过多次测量，我们可以得到不同波长光波对应的角度数据。
有了角度数据，我们就可以计算出光波的波长。
根据光栅的特性和几何关系，我们可以得到光波波长与角度之间的关系。
通过这个关系式，我们可以将实验测得的角度数据转化为光波波长数据。
透射光栅测定光波波长实验不仅可以帮助我们测量光波的波长，还具有一定的思政教育意义。
首先，这个实验可以锻炼学生的实验操作能力和数据处理能力。
在实验操作过程中，学生需要仔细调整光源和光学仪器的位置，准确测量角度数据，并进行数据处理和计算。
这些实验技能的培养对学生的科学素养和实践能力有着重要的促进作用。
透射光栅测定光波波长实验可以帮助学生理解光的本质和光学原理。
光波的波长是光的一个重要特性，通过这个实验，学生可以亲自观察到不同波长光波的分散现象，并了解光栅对光的分散作用原理。
这有助于学生深入理解光的波动性和光学现象。
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对准狭缝的像，然后固定望远镜。
将装有光栅的光栅支架置于载物台上，使其一端对准调平螺丝a，一端置于另两个调平螺丝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，当从光栅平面反射回来的“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。
实验： 用透射光栅测定 光波波长
实验：用透射光栅测定光波波长实验目的：本实验通过使用透射光栅测定光波波长，让学生掌握使用透射光栅进行光学实验的方法和技巧，加深对光学原理和光谱分析的理解。
实验原理：透射光栅是一种特殊的光学元件，它对透过它的光线进行分散和色散，将光谱色散成不同波长的光。
透射光栅是由一系列周期性的条纹组成的，每个条纹都由一定厚度的透明介质（通常是玻璃或塑料）构成，条纹之间的距离通常为成百上千个纳米，这就决定了光线经过光栅时发生的衍射规律。
在衍射的过程中，经过光栅的光束被分散成一系列波长不同的光的光束。
这些光束的分散角度取决于光栅的周期和波长，以及入射光束的入射角度。
在实验中，透射光栅通常用于测量光波长，因为光的颜色可以通过波长来确定。
实验步骤：1.准备透射光栅、白炽灯、物镜镜头和显微镜，将透射光栅固定在物镜镜头下方的导轨上。
2.打开白炽灯，将光线照射在光栅表面上，并调节入射角度，使得入射光通过光栅之后，分散成一系列光束。
3.观察衍射光的分散情况，调整显微镜的焦距，将光谱线聚焦到视野的中心，并用尺子测量出光谱线的距离。
4.使用标准光谱线对比，找出对应的光谱线，确定它们的波长，并计算出平均波长。
实验注意事项：1.实验中要小心光线的安全，不要盯着强光看，以免眼睛受损。
2.调节入射光的角度时，要注意避免光栅倾斜或移动，否则会影响实验结果。
3.实验数据的准确性也取决于透射光栅的质量和精度，因此要选用质量较好的光栅。
实验结果：在实验中，我们可以通过观察和测量光谱线的距离，来确定对应的光谱线波长。
在使用标准光谱线对比后，可以得到不同光谱线的波长，从而计算出平均波长。
实验结果的准确性取决于实验数据的精度和分析方法，因此要认真记录实验数据并进行统计分析。
结论：。
如何利用光栅测量波长
如何利用光栅测量波长
光栅是一种常用的测量波长的工具，它可以将入射光分解成不同的波长成分，并根据它们在光栅上的衍射现象来测量波长。
下面是利用光栅测量波长的步骤：
1. 确定实验条件：选择适当的光源和光栅。
光源可以是白光灯或单色激光器，而光栅则应具有适当的线数和线间距。
2. 设置实验装置：将光源放置在光栅的一侧，并调整光源和光栅之间的距离，以保证入射光正常射入光栅。
3. 观察衍射图样：在合适的条件下，观察光栅上的衍射图样。
可以使用一个屏幕或检测仪器来观察衍射图样。
4. 测量波长：根据衍射图样，找到对应的衍射角和衍射级别。
根据光栅的特性，可以使用衍射公式来计算入射光的波长。
衍射公式：nλ= d·sin(θ)
其中，n为衍射级别（正整数），λ为波长，d为光栅线间距，θ为衍射角。
通过测量不同衍射级别对应的衍射角，并带入衍射公式，可以得到不同波长的光的衍射现象，从而测量波长。
需要注意的是，光栅测量波长的精度受到光栅线数和线间距的限制，以及实验设置的精确程度的影响。
因此，在进行测量时要尽可能精确地调整实验条件，以获得准确的波长测量结果。
用透射光栅测量光波波长及角色散率(有实验数据)
实验七 用透射光栅测量光波波长及角色散率一、 目的：1 加深对光的衍射理论及光栅分光原理的理解；2 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。
3 测量光波波长。
二、 仪器及用具分光计、透射光栅、汞灯。
三、 原理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。
若已知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θλθsin d kD =∆∆= （2） 测出d 及θ，可求出该方向的角色散率D 。
四、实验内容1 仪器调节分光计的调节，见实验三。
载物台调水平后，使光栅平面与入射光垂直。
2 测光波波长、光栅常数、角色散率以汞灯的绿谱线A 75460⋅为已知，取1=k ，测该谱线左、右衍射光的角位置1T 、2T ，则衍射角2121T T -=θ,由（1）式可求光栅常数。
a) 绿光''014818±= θ由（1）和（2）式可分别求得光栅常数和角色散率分别为 m d 510)002.0645.1(-⨯±=1410)02.088.1(-⨯±=cm Db)紫光'_4115=θ， '02=∆--θ， ''024115+= θ由（1）和（2）式分别求得A 4454360⋅±⋅=λ 1410)02.094.1(-⨯±=cm D b) 黄光''041121±= θA )8.50.5774(±=λ 1410)03.068.1(-⨯±=cm D。
用光栅最小偏向角法测定光波波长
用光栅最小偏向角法测定光波波长
光栅最小偏向角法是一种用于测量光波波长的常见方法。
其原理基于一个简单
的物理学原理：即一束光线以相同速度穿过不同的物质时，它们的偏振模式将会出现偏转。
光栅最小偏向角法就基于这一原理，根据它的偏转角度测量光的波长。
光栅最小偏向角法的实施步骤为：首先，当光穿过一个柱面透镜时，会将光分
离为两个偏振状态，一般表示为纵振和横振；其次，将这两个偏振状态的光线通过另一个柱面透镜传至安装在角度（θ）上的光栅上，以此角度来测量其临界波长；最后，将测量出的峰值的偏向角度（θ）与临界波长的偏向角度（θ）之比例关系用一元一次方程求出。
所得的结果则代表光波波长的数值。
光栅最小偏向角法的优点在于准确实用，特别是对于对波长有特殊要求的场合，准确性可达到微米级别。
它也适用于交叉偏向光栅，以便满足其他特定应用场景。
光栅最小偏向角法同样也具备快速高效的特点，还可以支持在线连续采样，足以满足大多数工业应用需求。
综上所述，光栅最小偏向角法是用于测量光波波长的一种有效而准确的方法。
该方法具有准确性高、快速便捷等特点，故受到科学研究和工业应用双重青睐。
用光栅测量光波波长
用光栅测量光波波长光栅是在一块透明板上刻有大量平行刻痕的光学元件，在每条刻痕处，光会向各个方向散射，光只能从刻痕间狭缝中通过。
因此，可以把光栅看成一组数目很多、排列紧密、均匀而又平行的狭缝，这种根据多缝衍射原理制成的衍射光栅，能产生间距较宽的匀排光谱，从而将复色光分解成光谱，是一种重要的分光元件，可广泛应用于物质光谱分析、计量、光通讯信息处理等方面。
光栅产生的谱线亮度虽比棱镜光谱要小，但谱线间距较宽，因此，它的分辨本领比棱镜高。
光栅分为投射式和反射式两类，在结构上又分为平面光栅、阶梯光栅和凹面光栅几种。
本实验用的是透射式平面全息光栅。
一、实验目的1.进一步熟悉分光计的调整和使用2.观察光栅衍射光谱，测量汞灯谱线波长。
二、仪器用具分光计、光栅、汞灯、平行平面镜。
三、实验原理当一束平行光照射在光栅上时，光栅中每条狭缝都将产生衍射，透过各个狭缝的光波间还要发生干涉，所以光栅衍射条纹是两者效果的总和。
当一束平行光与光栅法线i入射于光栅平面上时产生衍射，如图2-112所示。
设衍射光线与光栅表面法线所夹的衍射角为θ，该方向上的平行衍射光线用透镜会聚起来，当相互干涉使光振动加强时，则在F点产生一亮线，其光程差必等于入射波长λ的整数倍。
即θ=++k=BDCBλdik=,0,1,2±))1(±sin(sin式中λ为单色光波长，k是亮条纹级数，衍射光线在光栅平面法线左侧时，θ为正值，在法线右侧时，θ为负值（见图2-112），式（1）称为光栅方程。
为了方便通常都是在平行光垂直入射的情况下来进行实验的，此时I=0，光栅方程变为θ=k=dλ±k,2±)2(,0,1sin式中 d = a+b，称为光栅常数，a为透光部分宽度，b为不透光部分宽度，k为亮线级数。
如果入射光是复色光，则由式（2）可知，波长λ不同，衍射角θ也不同（k=0级除外），于是复色光被分解，在透镜焦平面上，就会形成在中央亮线两侧对称分布着的各级彩色亮线，成为光栅光谱。
光栅衍射法测光波波长实验报告
光栅衍射法测光波波长实验报告目录一、实验目的与要求 (2)1. 实验目的 (2)2. 实验要求 (3)二、实验原理 (3)1. 光栅基本原理 (4)2. 衍射原理简介 (5)3. 光波波长测量方法 (6)三、实验仪器与材料 (7)1. 主要仪器 (8)双缝干涉仪 (8)读取装置 (9)2. 实验材料 (11)光波源 (11)透明介质 (13)测量尺 (14)四、实验步骤 (15)1. 光路搭建 (16)2. 数据采集 (18)3. 数据处理 (19)4. 结果分析 (20)五、实验结果与讨论 (20)1. 实验数据记录 (21)2. 数据处理与分析 (22)3. 结果讨论 (23)实验误差分析 (24)结果合理性探讨 (25)六、实验结论与展望 (26)1. 实验结论 (27)2. 实验不足与改进 (28)3. 未来研究方向 (30)一、实验目的与要求本次实验的目的是通过光栅衍射法测量光波的波长，光栅衍射作为一种重要的光学现象，在研究光的波动性和干涉性方面具有重要的应用价值。
通过本实验，我们希望能够加深对光栅衍射现象的理解，并准确地测量出光波的波长，进一步探究光波的特性。
本实验旨在通过光栅衍射法测量光波波长，加深对光栅衍射现象的理解，掌握相关实验技能和技术，为今后的学习和研究打下坚实的基础。
1. 实验目的理论联系实际：将所学的光学理论应用于实际问题解决中，通过实验手段验证理论的正确性。
掌握光栅衍射的基本原理：通过实验观察并分析光栅衍射现象，理解光栅对光的散射作用以及衍射图样的形成机制。
学习使用光栅仪器：熟练掌握光栅测长仪的使用方法，能够准确测量光栅常数。
提高实验技能：通过实际操作，提高动手能力、分析问题和解决问题的能力，培养科学严谨的实验态度。
拓展知识面：了解现代光学技术在其他领域的应用，如光谱分析、光学计量等，激发对光学技术的兴趣和探索欲望。
2. 实验要求准备实验器材，包括光源、光栅、透镜、光学仪器等。
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20252
7.521
436.30
2252
20252
7.517
436.07
2252
20252
7.517
436.07
∆ = |̅ − 标|/nm
0.24
403.52.843100%=0.055%
表 5.8-2 绿色谱线衍射角测量数据表
光栅常数 d= 1/300 mm
谱线级数 k= 1
������������ = √���������2��������� + ���������2��������� = √(0)2 + (1.45 × 10−4)2=1.4510−4������������������
������ = ������������������������������������������=1/300106cos(9.425)1.4510−4=0.477nm
−
0.1311)2
+
(0.1312 − 0.1313)2 3−1
+
(0.1312
−
0.1312)2
=2.4810−4������������������
������������������ = 1.4510−4������������������
������������ = √���������2��������� + ���������2��������� = √(2.48 × 10−4)2 + (1.45 × 10−4)2=2.8710−4������������������
0.80
507.98.006100%=0.138%
（1）将以上表格结果汇总如下：
表 5.8-5 用光栅测量光波波长结果汇总
光栅常数 d= 1/300 mm
谱线级数 k= 1
���̅���/（）
̅=dsin(���̅���)/nm
标 /nm
∆ = |̅ − 标|/nm
������������
【数据处理】
实验者信息：专业班级：材料 1411 学号：41430235 姓名：朱莉杰
一、求出各谱线衍射角，并求出和������。 各谱线衍射角测量数据表格及数据初步处理结果如下：
表 5.8-1 蓝色谱线衍射角测量数据表
光栅常数 d= 1/300 mm
谱线级数 k= 1
测量次数 1
������左 3753
=
������ √������
√∑(���̅��� ������
− −
������������ )2 1
=
2.48√(0.1748
−
0.1748)2
+
(0.1748 − 0.1748)2 3−1
+
(0.1748
−
0.1749)2
=1.7510−4������������������
������������������ = 1.4510−4������������������
/nm 545.85
2056
20057
9.425
545.8
545.85
2056
20057
9.425
545.85
∆ = |̅ − 标|/nm
0.22
504.62.027100%=0.040%
表 5.8-3 黄色谱线 I 衍射角测量数据表
������������ = √���������2��������� + ���������2��������� = √(1.75 × 10−4)2 + (1.45 × 10−4)2=2.2710−4������������������
������ = ������������������������������������������=1/300106cos(10.018)2.2710−4=0.745nm
黄色 I 谱线 577.00 576.96 0.745
黄色 II 谱线 579.86 579.06 0.745
0.055%
0.040%
0.007%
0.138%
= （436.10.9）
nm
=（545.90.5） =（577.00.7） =（579.90.7）
nm
nm
nm
二、求出散射角������������和分辨本领 R。
光栅常数 d= 1/300 mm
谱线级数 k= 1
蓝色谱线
绿色谱线
黄色 I 谱线
黄色 II 谱线
������������/rad ������������/rad ������������/rad ���̅���/rad
0.1311 0.1313 0.1312 0.1312
0.1645 0.1645 0.1645 0.1645
的完整表示 =（545.90.5）nm
③黄色谱线 I 的不确定度������。
������������������
=
������ √������
√∑(���̅��� ������
− −
������������ )2 1
=
2.48√(0.1740
−
0.1740)2
+
(0.1740 − 0.1740)2 3−1
������左， 21754
2
3754
21755
3
3753
21755
平均值
3753
21755
标 /nm
435.83
������������
=
∆ 100%
标
������右 2252
������右， 20252
φ/（） 7.513
/nm 435.84
2252
������ = ������������������������������������������=1/300106cos(7.517)2.8710−4=0.948nm 的完整表示 =（436.10.9）nm
②绿色谱线的不确定度������。
������������������
������右， 20022
φ/（） 9.967
/nm 576.94
2023
20024
9.967
576.94
2023
20023
9.975
577.11
2023
20023
9.970
577.00
∆ = |̅ − 标|/nm
0.04
0.04 100%=0.007%
⑴光栅一级角色散率������������的求取。
根据角色散率求取公式和表 5.8-5 中黄 I 和黄 II 两条谱线的相关测量结果求������������。
������������
=
������������ ������
=
������ ������������������������������
光栅常数 d= 1/300 mm
谱线级数 k= 1
测量次数 1
������左 4018
������左， 22019
2
4019
22020
3
4020
22020
平均值
4019
22020
标 /nm
576.96
������������
=
∆ 100%
标
������右 2023
测量次数 1
������左 3947
������左， 21948
2
3947
21948
3
3947
21948
平均值
3947
21948
标 /nm
546.07
������������
=
∆ 100%
标
������右 2056
������右， 20057
φ/（） 9.425
表 6 光栅角色散率求取数据及结果
光栅常数 d= 1/300 mm
谱线级数 k= 1
黄色谱线 I 黄色谱线 II
光波波长 ̅/������������ 577.00
������ = ������������������������������������������=1/300106cos(9.970)2.2710−4=0.745nm 的完整表示 =（577.00.7）nm
④黄色谱线 II 的不确定度������。
������������������
（2）求不确定度������。 首先确定不确定度的求取公式，再分别带入数据求������。
������ = ������������������������������������������
������������ = √���������2��������� + ���������2���������
=
∆ 100%
标
蓝色谱线 7.517 436.07 435.83 0.24 0.055%
绿色谱线 9.425 545.85 546.07 0.22 0.040%
黄色 I 谱线 9.970 577.00 576.96 0.04 0.007%
黄色 II 谱线 10.018 579.86 579.06 0.80 0.138%
的完整表示 =（579.90.7）nm （3）结果汇总如下表：
/������������
标 /nm
������/������������
������������
=
∆ 100%
标
完整表示
蓝色谱线 436.07 435.83 0.948
绿色谱线 545.85 546.07 0.477
2
2