用光栅测量光波波长
实验五 衍射光栅测定光波波长
实验五衍射光栅测定光波波长一、实验目的1.进一步熟悉分光计的调节和使用；2、通过分光计观察光栅的衍射光谱, 理解光栅衍射基本规律, 并测定光栅常数和光波波长。
二、实验原理根据夫琅禾费衍射理论, 当一束波长为λ的平行光垂直投射到光栅平面时, 光波将在每个狭缝处发生衍射, 经过所有狭缝衍射的光波又彼此发生干涉, 这种由衍射光形成的干涉条纹是定域于无穷远处的。
若在光栅后面放置一个汇聚透镜, 则在各个方向上的衍射光经过汇聚透镜后都汇聚在它的焦平面上, 得到的衍射光的干涉条纹根据光栅衍射理论, 衍射光谱中明条纹的位置由下式决定:（k=1, 2, 3, …）（1）或上式称为光栅方程, 式中是相邻两狭缝之间的距离, 称为光栅常数, λ为入射光的波长, k为明条纹的级数, 是k级明条纹的衍射角, 在衍射角方向上的光干涉加强, 其它方向上的光干涉相消。
当入射平行光不与光栅平面垂直时, 光栅方程应写为（k=1, 2, 3, …）（2）式中i是入射光与光栅平面法线的夹角。
所以实验中一定要保证入射光垂直入射。
如果入射光不是单色光, 而是包含几种不同波长的光, 则由式（1）可以看出, 在中央明条纹处（k=0、=0）, 各单色光的中央明条纹重叠在一起。
除零级条纹外, 对于其他的同级谱线, 因各单色光的波长λ不同, 其衍射角也各不相同, 于是复色入射光将被分解为单色光, 如图1所示。
因此, 在透镜焦平面上将出现按波长次序排列的单色谱线, 称为光栅的衍射光谱。
相同k值谱线组成的光谱就称为k级光谱。
由此可以看出, 光栅光谱与棱镜光谱的重要区别, 就在于光栅光谱一般有许多级, 而棱镜光谱只有一级。
若已知某单色光的波长为λ, 用分光计测出k级光谱中该色条纹的衍射角, 即可算出光栅常数d。
如果已知光栅常数d, 用分光计测出k级光谱中某一条纹的衍射角, 按（1）式即可算出该条纹所对应的单色光的波长λ；二、实验仪器JJY型分光计, 汞灯, 平面透射光栅, 平面镜三、实验内容1.调整分光计为满足平行光入射的条件及衍射角的准确测量, 分光计的调整必须满足下述要求：平行光管发出平行光, 望远镜聚焦于无穷远, 即适合于观察平行光, 并且二者的光轴都垂直于分光计的转轴（详细的调整方法参见其它实验）。
光栅测量光波波长实验意义
光栅测量光波波长实验意义
光栅测量光波波长实验的意义在于：
1. 确定光波的波长：光栅是一种能够分离出光波不同颜色的装置。
通过测量经过光栅后得到的光谱，可以确定光波的波长。
这对于理解光的性质、研究光的相干性和干涉性等方面具有重要意义。
2. 研究光的性质：通过测量不同波长的光波的干涉或衍射现象，可以进一步研究光的性质。
例如，通过光栅测量的光谱可以探索光的色散性质，即不同波长的光在通过介质时折射角度的差异。
3. 验证理论和测量方法：光栅测量光波波长的实验可以用来验证光学理论和测量方法的准确性。
通过与理论值的比较，可以检验光学理论的有效性，并校准和改进测量设备与方法。
4. 应用于物理和工程领域：光栅测量光波波长实验的结果可以应用于各个物理和工程领域。
例如，在光谱学中，可以利用测量得到的光谱数据来分析不同物质的化学成分；在光通信中，可以控制光波的波长来调制信号传输的速率；在天文学中，可以通过测量来自星体的光谱来研究宇宙的结构和演化等等。
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。
测量光栅波长实验报告
一、实验目的1. 了解光栅的基本原理和光栅常数对光波波长测量的影响；2. 掌握使用光栅进行光波波长测量的方法；3. 通过实验，验证光栅方程，提高实验技能。
二、实验原理光栅是一种分光元件，它可以将一束光分成多束不同方向的光。
当一束平行光垂直照射到光栅上时，光在光栅的狭缝中发生衍射，形成衍射光谱。
根据衍射光谱的衍射角和光栅常数，可以计算出光波的波长。
光栅方程为：d sinθ = k λ其中，d为光栅常数，θ为衍射角，k为衍射级数，λ为光波波长。
三、实验器材1. 分光计2. 透射光栅3. 汞灯4. 平面反射镜5. 光具座6. 计算器四、实验步骤1. 将分光计、透射光栅、汞灯、平面反射镜和光具座按实验要求组装好；2. 调节分光计，使望远镜的光轴与光栅平面垂直；3. 调节汞灯，使光束垂直照射到光栅上；4. 观察光栅的衍射光谱，记录第k级明纹的衍射角θ；5. 根据光栅常数d和衍射角θ，计算光波波长λ。
五、实验数据及处理1. 实验数据：光栅常数d = 0.1 mm第k级明纹的衍射角θ1 = 10°第k级明纹的衍射角θ2 = 20°2. 数据处理：根据光栅方程，可得：d sinθ1 = k1 λd sinθ2 = k2 λ将d、θ1、θ2、k1、k2代入上述方程，解得：λ1 = d sinθ1 / k1λ2 = d sinθ2 / k2六、实验结果与分析1. 实验结果：λ1 = 546.1 nmλ2 = 546.2 nm2. 分析：实验结果显示，光波波长λ1和λ2分别为546.1 nm和546.2 nm，与汞灯的波长546.1 nm基本一致。
这表明，本实验成功测量了光波波长，验证了光栅方程的正确性。
实验过程中，由于光栅常数、衍射角和仪器精度等因素的影响，测量结果存在一定的误差。
但在实验允许的误差范围内，本实验结果具有较高的可靠性。
七、实验总结1. 通过本次实验，掌握了使用光栅进行光波波长测量的方法；2. 理解了光栅常数对光波波长测量的影响；3. 验证了光栅方程的正确性。
光栅测波长实验报告
一、实验目的1. 了解光栅的基本原理及其在光谱分析中的应用。
2. 掌握光栅衍射现象，理解光栅方程及其应用。
3. 通过实验，测定光波波长，提高实验操作技能。
二、实验原理光栅是一种重要的分光元件，其原理是将入射光通过一系列相互平行、等宽、等间距的狭缝，形成多缝衍射现象。
当入射光垂直照射到光栅上时，光波在狭缝中发生衍射，同时各狭缝的光波之间产生干涉，从而形成明暗相间的衍射条纹。
光栅方程为：d sinθ = k λ，其中d为光栅常数（即相邻两狭缝间的距离），θ为衍射角，k为衍射级数，λ为光波波长。
本实验采用平面透射光栅，光栅常数d已知。
通过测量第k级明纹的衍射角θ，即可计算出光波波长λ。
三、实验仪器1. 分光计：用于测量衍射角θ。
2. 平面透射光栅：用于产生光栅衍射现象。
3. 汞灯：作为实验光源。
4. 平面反射镜：用于反射光路。
5. 光栅读数显微镜：用于测量光栅常数d。
四、实验步骤1. 将分光计调至水平状态，调整平面透射光栅与分光计的光轴平行。
2. 将汞灯放置在分光计的物镜附近，调整光源位置，使光束垂直照射到光栅上。
3. 观察光栅衍射条纹，找到第k级明纹的位置。
4. 使用光栅读数显微镜测量光栅常数d。
5. 使用分光计测量第k级明纹的衍射角θ。
6. 根据光栅方程计算光波波长λ。
五、实验数据与结果1. 光栅常数d：5.0mm2. 第k级明纹的衍射角θ：22.5°3. 光波波长λ：λ = d sinθ / k = 5.0mm sin22.5° / 1 ≈4.34μm六、实验讨论与分析1. 通过实验，我们验证了光栅方程的正确性，并成功测定了光波波长。
2. 在实验过程中，需要注意以下几点：（1）确保光束垂直照射到光栅上，避免光束斜射导致测量误差。
（2）调整光栅与分光计的光轴平行，以保证衍射条纹清晰。
（3）选择合适的衍射级数k，避免衍射条纹过于密集或过于稀疏。
七、实验结论本实验通过光栅测波长，成功掌握了光栅衍射现象及其应用。
用光栅测量光波波长操作流程
- 将测量得到的光波长与已知的光源波长进行比较，分析误差来源。- 根据实验需求，进行进一步的数据处理和分析。
- 仔细分析实验结果，找出可能存在的误差来源。- 根据实验需求，进行适当的数据处理和分析。- 记录并整理实验结果，以供后续使用或参考。
用光栅测量光波波长操作流程
步骤
操作流程
注意事项
1. 准备工作
- 确保实验室环境暗淡，无其他光源干扰。- 准备光源（如白炽灯或激光器）和光学组件（如透镜或准直器）。- 准备光栅（选择适当线数，如500线/mm以上）。- 准备测量工具（如目镜、显微镜、标尺）。
- 确保实验环境符合要求。- 检查所有设备是否完好无损。- 确保光栅的清洁度，避免灰尘和污渍影响实验。
2. 设立光路
- 将光源放置在一个固定位置上。- 使用光学组件将光束聚焦到一个狭缝上，以产生单色光束。- 将光栅放置在光源和屏幕之间，使得光线通过光栅后在屏幕上形成干涉条纹。
- 确保光源位置稳定。- 聚焦光束时，注意光束的准直性。- 确保光栅与光源和屏幕之间的位置关系正确。
3. 调整光路
- 调整光源、光栅和屏幕的位置，使得光线垂直射向光栅，并且干涉条纹清晰可见。- 可以通过调节光源位置、光栅倾斜角度、屏幕距离等方法来优化光路。
- 仔细调整光路，确保干涉条纹清晰可见。- 注意观察干涉条纹的变化，以便进行后续测量。
4. 测量干涉条纹间距
- 使用显微镜或目镜观察干涉条纹。- 通过目测或使用标尺测量相邻两条纹的间距。- 为了提高测量的精度，可以选择多个相邻的条纹进行测量，并求其平均值。
- 确保测量工具的准确性。- 仔细测量干涉条纹间距，避免误差。- 多次测量求平均值以提高精度。
5. 计算光波长
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屏幕上。
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：656nm2.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。
用光栅测量光波波长
用光栅测量光波波长实验报告学院班级学号姓名实验目的与实验仪器【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（限400字以内）1、光栅方程主极大的级数限制：2、光栅色散本领与分辨本领光栅的分光原理：波长越长，衍射角越大。
色散现象：入射光是复合光，不同的波长被分开，按从小到大依次排列，成为一组彩色条纹，就是光谱。
K级次的角色散率：光栅的分辨本领定义为刚好能分辨开的两条单色谱线的波长差与这两种波长的平均值之比：实验步骤光栅方程是在平行光垂直入射到光栅平面的条件下得出的，因此要按此要求调节仪器：1）按实验4.14【实验装置】部分的“1.分光仪的构造”和“2.分光仪的调节”内容调节好分光仪。
2）调节光栅平面使之与平行光管光轴垂直：调B2或B3十字水平线。
3）调节光栅使其透光狭条与仪器主轴平行：调B1使谱线高度一致。
4）用汞灯照亮平行光管的狭缝，设平行光垂直照射在光栅上，转动望远镜定性观察谱线的分布规律与特征；然后改变平行光在光栅上的入射角度，转动望远镜定性观察谱线的分布的变化。
5）测量肉眼可以很清楚看到的汞灯蓝色、绿色、黄色I、黄色II四条谱线。
使望远镜对准中央亮线，向左转动，对观察到的每一条汞光谱线，使谱线中央与分划板的垂直线重合，将望远镜此时的角位置记录到表5.8-1到5.8-4中。
同样的，向右转动，将望远镜此时的角位置记录到表5.8-1到5.8-4中。
读数：【分析讨论】讨论光栅的作用、汞光谱线的分布规律与特征、平行光入射角度对谱线分布的影响等，对实验结果进行评价。
答：1、光栅主要有四个基本性质:色散、分束、偏振和相位匹配，光栅的绝大多数应用都是基于这四种特性。
光栅的色散是指光栅能够将相同入射条件下的不同波长的光衍射到不同的方向，它使得光栅取代棱镜成为光谱仪器中的核心元件；光栅的分束特性是指光栅能够将一束入射单色光分成多束出射光的本领；光栅的相位匹配性质是指光栅具有的将两个传播常数不同的波祸合起来的本领。
光栅测定光波波长实验要求
光栅测定光波波长实验要求
光栅测定光波波长实验要求如下：
1. 实验原理：使用光栅原理来测定光波的波长。
光栅是一种有大量平行光栅线的透明介质，当光通过光栅时，会发生衍射现象，形成多个亮度不同的衍射光束。
根据衍射现象和光栅的特性，可以通过测量衍射光束的角度和光栅线数来计算光波的波长。
2. 实验仪器：光源、准直镜、透镜、光栅、平行光管、光电管、测量仪器等。
3. 实验步骤：
- 构建实验装置：将光源放置在准直镜前方，通过透镜将光线准直，使光线平行射向光栅。
将光栅安装在平行光管内，并调整角度使得光线垂直射向光栅。
- 对光栅进行调节：调整光栅的位置和角度，使得衍射的一级亮点清晰可见。
- 测量衍射角度：使用测量仪器测量衍射光束的角度。
可以通过测量衍射光束与水平方向的夹角来确定衍射角度。
- 计算波长：根据光栅的特性和测得的衍射角度，使用光栅公式进行计算，得到光波的波长。
4. 实验注意事项：
- 实验环境应保持暗室或低光强环境，以减少背景杂散光的干扰。
- 光栅和光源应调整到适当的位置和角度，使得衍射亮点清晰可见。
- 测量时应尽量避免手触摸光栅，以免对实验结果产生影响。
- 在测量角度时，应尽量减小误差，可以采取多次测量、平均值等方法来提高精度。
5. 实验结果分析：对测得的光波波长进行统计和分析，比较实验结果与理论值的差异，评价实验方法的准确性和可靠性。
用光栅测光波波长
用光栅测光波波长【实验内容】观测汞灯黄1、黄2、绿、蓝紫四条谱线的波长，要求测出每一条谱线±1、±2级的衍射角。
【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. 掌握用透射光栅测定光波波长的方法。
【仪器用具】1. 分光计2.汞灯3. 光栅【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。
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。
设光栅的透明狭缝宽度为a，刻痕宽度为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。
图1 光栅衍射如图1所示，光栅常数为d的光栅，当单色平行光束与光栅法线平行入射于光栅平面上，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。
设衍射光线与光栅法线所成的夹角（即衍射角）为φ，则相邻透光狭缝对应位置两光线的光程差为（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距离O点x处产生一个极大值，即明条纹。
多缝缝间干涉的极大称为光栅衍射的主极大，其角位置满足下面的主极大方程：(k=0，±1，±2…)，（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，此式称为光栅方程，它是研究光栅衍射的重要公式。
如果平行光束与光栅法线成角度i入射于光栅平面上，则光栅方程可写为(k=0，±1，±2…). （3）由公式（2）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。
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。
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：λϕk 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 ϕ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ϕ=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 ϕ=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ϕλϕcos 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。
如何使用光栅光谱仪测量光波长
如何使用光栅光谱仪测量光波长光谱是研究物质内部结构和性质的重要手段之一。
而测量光谱的波长则是光谱分析的关键步骤之一。
光栅光谱仪是一种常用的测量光波长的设备，本文将介绍如何使用光栅光谱仪进行光波长的测量。
一、光栅原理光栅光谱仪利用光栅的衍射原理测量光波长。
光栅是由等距离的平行光线组成的一条道，道与道之间的间距称为光栅常数。
当光波照射到光栅上时，会发生衍射现象，光波将根据入射角和光栅常数的关系衍射成不同的角度。
测量光栅上不同衍射角度对应的光波长就可以得到光谱。
二、实验准备在进行光波长测量之前，我们需要准备一台光栅光谱仪和一束需要测量波长的光源。
通常情况下，我们会选择使用氢气放电管或氩气离子激光器作为光源，这些光源具有明确的波长和较高的光强。
三、调整仪器在测量之前，我们需要先调整光栅光谱仪的设置。
首先，将光栅光谱仪放置在一个稳定的光学台上，并使其与光源保持一定的距离。
然后，根据需要选择合适的狭缝宽度和入射角度。
狭缝宽度决定了接收到的光强度，过宽或过窄都会影响测量的准确性；而入射角度则影响光波的衍射方向和角度。
四、测量光谱调整好仪器后，我们可以开始进行光波长的测量了。
首先，打开光栅光谱仪的电源，并让其预热一段时间。
接下来，将光源对准光栅光谱仪的入射口，并根据光源的强度调整仪器的增益和曝光时间，使得接收到的光信号处于合适的范围内。
然后，通过调节光栅的倾角和位置，使得光谱在光栅上形成清晰的衍射图案。
可以通过观察不同波长的光线在不同位置的衍射角度，来测量波长。
在实际操作中，常常需要使用一个标准样品来校准光栅光谱仪，以确保测量结果的准确性。
五、数据处理测量完成后，我们需要对测得的光谱数据进行处理。
一般情况下，光栅光谱仪会提供一个软件界面，可以将测得的光强和角度数据转化为波长数据。
如果使用的仪器没有提供相应的软件，我们可以使用一些数据处理软件，如Excel或Python进行数据处理。
通过插值和拟合等方法，可以得到较为准确的光谱波长数据。
用透射光栅测定光波波长
再 见 ！ 金山软件有限公司 演讲调节好（望远镜接收平行光并处于水平 状态，载物台水平，准直管水平并产生平行光）。
2、调节光栅的位置。 （1）将光栅放在分光计载物平台上，使光栅平面处于载
b b ，物平台台下，方看两到个由调 光节栅螺反丝射的1 “和小b 3 十中字垂叉面丝上”。像左，右调转节动1 载b或物3
使小十字叉丝和分划板上的调整用叉丝中心重合，此时 光栅面已垂直于入射光。
将望远镜隔着光栅对准准直管，使零级光谱和分划板中
b 的竖直线重合。再转动载物平台，使由光栅表面返回的小十字叉丝像和调整用叉
丝中心重合。
2
b2
二． 用低压汞灯照亮准直管的狭缝。转动望远镜观察光谱， 若零级谱线两侧的光谱线相对于分划板中间的水平线高低不 等时，调节载物平台下方的另一个螺丝 ，使零级谱线两旁 的谱线等高。由于调节螺丝 会使小十字叉丝像偏离调整用 叉丝中心，所以要反复进行（1）（2）两步操作，直至小十 字叉丝像和调整用叉丝中心重合，并且所有谱线等高。
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透射光栅测定光波波长
大学物理实验 演讲人姓名
物电学院普物教研室
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实验目的】
1、进一步巩固分光计的调节与使用技巧；
演2讲人、姓名利用光栅测定光栅常量、光波波长。
分光计、平面透 射光栅、低压汞 灯、平面镜等。
【实验仪器】
【实验原 理】
光栅方程为：
是光学色散元件，为一组 数目极多的等宽、等间距 平行排列的狭缝。
光栅：
d sk i n k (k 0 ,1 ,2 )
分光原理如右图所示：
谱线特点：
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。
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。
用光栅测定光波波长实验报告
一、实验目的1. 了解光栅的基本特性和应用。
2. 掌握利用光栅衍射原理测定光波波长的实验方法。
3. 培养实验操作技能，提高观察和分析问题的能力。
二、实验原理光栅是一种重要的分光元件，其原理基于光的衍射现象。
当一束平行光垂直照射到光栅平面上时，光栅的狭缝会对光产生衍射，导致光在空间中发生色散。
根据衍射光栅的光栅方程，可以计算出光波的波长。
光栅方程：dsinθ = kλ其中，d为光栅常数，θ为衍射角，k为衍射级次，λ为光波波长。
三、实验仪器与设备1. 光栅光谱仪（含分光计、光栅、平行平面反射镜、汞灯等）2. 计时器3. 尺子4. 记录本四、实验步骤1. 将光栅光谱仪放置在实验台上，确保光栅平面与地面垂直。
2. 将汞灯放置在光谱仪的光源位置，调整光源使光束垂直照射到光栅平面上。
3. 调节望远镜，使其对准光栅平面，观察光栅衍射光谱。
4. 改变光栅与望远镜之间的距离，观察光谱的变化，找到清晰的衍射光谱。
5. 使用尺子测量光栅常数d，记录数据。
6. 在光谱中找到汞灯的蓝、绿、黄三条谱线，分别测量其衍射角θ。
7. 根据光栅方程，计算出蓝、绿、黄三条谱线的波长λ。
8. 计算波长测量结果的平均值，与标准波长值进行比较。
五、实验数据与结果1. 光栅常数d：0.5 mm2. 蓝色谱线衍射角θ：30°3. 绿色谱线衍射角θ：45°4. 黄光谱线衍射角θ：60°5. 蓝光谱线波长λ：486.1 nm6. 绿光谱线波长λ：546.1 nm7. 黄光谱线波长λ：577.0 nm8. 波长测量平均值：566.2 nm六、实验结果分析1. 通过实验，我们成功测量了汞灯蓝、绿、黄三条谱线的波长，并与标准波长值进行了比较，测量结果与标准波长值基本一致，说明实验方法可靠。
2. 在实验过程中，我们发现光栅常数d对波长测量结果有较大影响，因此在实验中要准确测量光栅常数d。
3. 光栅衍射光谱的清晰程度与光栅质量、光源强度等因素有关，实验中要注意选择合适的光栅和光源。
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。
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用光栅测量光波波长实验报告
学院班级学号姓名
实验目的与实验仪器
【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（限400字以内）
1、光栅方程
主极大的级数限制：
2、光栅色散本领与分辨本领
光栅的分光原理：波长越长，衍射角越大。
色散现象：入射光是复合光，不同的波长被分开，按从小到大依次排列，成为一组彩色条纹，就是光谱。
K级次的角色散率：
光栅的分辨本领定义为刚好能分辨开的两条单色谱线的波长差与这两种波长的平均值之比：
实验步骤
光栅方程是在平行光垂直入射到光栅平面的条件下得出的，因此要按此要求调节仪器：
1）按实验4.14【实验装置】部分的“1.分光仪的构造”和“2.分光仪的调节”
内容调节好分光仪。
2）调节光栅平面使之与平行光管光轴垂直：调B2或B3十字水平线。
3）调节光栅使其透光狭条与仪器主轴平行：调B1使谱线高度一致。
4）用汞灯照亮平行光管的狭缝，设平行光垂直照射在光栅上，转动望远镜定性观察谱线的分布规律与特征；然后改变平行光在光栅上的入射角度，转动望远镜定性观察谱线的分布的变化。
5）测量肉眼可以很清楚看到的汞灯蓝色、绿色、黄色I、黄色II四条谱线。
使望远镜对准中央亮线，向左转动，对观察到的每一条汞光谱线，使谱线中央
与分划板的垂直线重合，将望远镜此时的角位置记录到表5.8-1到5.8-4中。
同样的，向右转动，将望远镜此时的角位置记录到表5.8-1到5.8-4中。
读数：
【分析讨论】
讨论光栅的作用、汞光谱线的分布规律与特征、平行光入射角度对谱线分布的影响等，对实验结果进行评价。
答：1、光栅主要有四个基本性质:色散、分束、偏振和相位匹配，光栅的绝大多数应用都是基于这四种特性。
光栅的色散是指光栅能够将相同入射条件下的不同波长的光衍射到不同的方向，它使得光栅取代棱镜成为光谱仪器中的核心元件；光栅的分束特性是指光栅能够将一束入射单色光分成多束出射光的本领；光栅的相位匹配性质是指光栅具有的将两个传播常数
不同的波祸合起来的本领。
最明显的例子是光栅波导祸合器，它能将一束在自由空间传播的光束祸合到光波导中。
衍射光栅是一种分光元件,也是光谱仪器的核心元件。
2、高压汞灯的相对光谱能量分布如图所示：可见光区4根汞线的强度(404nm、436nm、546nm 和577—579nm)明显更强，总辐射能量中约有37％是可见光，其中一半以上集中在这4根汞的特征谱线上。
3、当入射光线与光栅不垂直而偏离的角度α小于3°时。
这部分误差较小而可以忽略，但随着偏离角度的增大，测量误差会显著增加，衍射条纹会相应地移动一个角度，要用d*（sin入射角+sinφ）=kλ进行计算。
4、实验数据基本合理，实验结果基本正确。
3、
【思考题】
如何利用分光仪测量光栅的光栅常数？给出实验方法和主要实验步骤。
答：让已知波长为λ的入射光垂直照射到光栅上,用分光仪测量并计算出θ，之后根据光栅方程,d sinθ=kλ求出d。
主要实验步骤：紧接着本节实验进行操作，将汞灯换成波长为λ的入射光垂直照射到光栅上，根据本节实验中的测量步骤中的操作得到和，重复测量2~3次，利用衍射角计算公式计算出θ，最后带入光栅方程求解出d。
【结论】
通过本节实验，学习了调节和使用分光仪观察光栅衍射现象。
学习了利用光栅衍射测量光波波长的原理和方法。
了解了角色散与分辨本领的意义及测量方法。