用透射光栅测定光波的波长a
用透射光栅测光波波长 物理实验报告
华南师范大学实验报告学生姓名 学 号 专 业 化学 年级、班级课程名称 物理实验 实验项目 用透射光栅测光波波长实验类型 □验证 □设计 □综合 实验时间 2012 年 3 月 21 实验指导老师 实验评分一、实验目的：1、加深对光的衍射和光栅分光作用基本原理的理解。
2、学会用透射光栅测定光波的波长及光栅常数。
二、实验原理：如图1所示，自透镜L 1射出的平行光垂直地照射在光栅Ｇ上。
透镜L 2将与光栅法线成θ角的衍射光会聚于其第二焦平面上的P θ点。
产生衍射亮条纹的条件可由光栅方程求得：λθk d =sin （k ＝±1，±2，…，±n ） （1）式中θ角是衍射角，λ是光波波长，k 是光谱级数，d 是光栅常数。
当k ＝０时，根据（1）式，任何波长的光都在0=θ的方向上，即各种波长的光谱线重叠在一起，形成明亮的零级光谱，对于k 的其它数值，不同波长的光谱线出现在不同的方向上（θ的值不同）， k 的正负两组光谱，对称地分布在零级光谱的两侧。
若光栅常数d 已知，在实验中测定了某谱线的衍射角θ和对应的光谱级k ，则可由（1）式求出该谱线的波长λ；反之，如果波长λ是已知的，则可求出光栅常数d 。
光栅方程对λ微分，就可得到光栅的角色散率θλθcos d kd d D ==（2） 角色散率是光栅、棱镜等分光元件的重要参数，它表示单位波长间隔内两单色谱线之间的角间距，当光栅常数d 愈小时，角色散愈大；光谱的级次愈高，角色散也愈大。
且当光栅衍射时，如果衍射角不大，则θcos 接近不变，光谱的角色散几乎与波长无关，即光谱随波长的分布比较均匀，这和棱镜的不均匀色散有明显的不同。
当常数d 已知时，若测得某谱线的衍射角θ和光谱级k ，可依（2）式计算这个波长的角色散率。
三、实验仪器：分光计，平面光栅，汞灯四、实验内容与步骤：测定衍射角从光栅的法线（零级光谱亮条纹）起沿一方向（如向左）转动望远镜筒，使望远镜中叉丝依次与第一级衍射光谱中紫、绿、黄（两条）四条谱线重合（注意使用望远镜方位角微调螺钉），并记录与每一谱线对应的角坐标的读数（两个游标φ1和φ1＇都要读。
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。
用透射光栅测光波波长
用透射光栅测光波波长在许多光学应用中，测量光波的波长是非常重要的。
测量光波波长的一种常用方法是使用透射光栅。
透射光栅是一种具有细微刻痕的光学元件，可以将光波分解成不同的频率或波长。
透射光栅通常由玻璃或塑料制成，具有非常高的精度和可重复性。
如果需要准确测量光波的波长，透射光栅是一个非常好的选择。
透射光栅的原理是根据光的干涉和衍射。
当光线通过透射光栅时，它会被分解成不同波长的光所组成的光谱。
透射光栅的表面通常具有许多细微刻痕，可以使光线在通过时发生干涉和衍射现象。
这些现象会导致不同波长的光经过光栅时发生不同的偏移，从而形成一个光谱。
为了测量光波的波长，需要将光线通过透射光栅。
通过传送和衍射现象，光线将分解成不同波长的光，从而形成一个光谱。
光谱上的不同峰值代表不同波长的光。
通过对这些峰值进行测量，可以推导出光波的波长。
为了实现这一目标，可以使用光谱仪。
光谱仪是一种非常精密的量测设备，可以将光谱数据转换为数字信号，从而提供高精度的波长测量。
使用光谱仪可以实现非常高的测量精度，并且可以同时测量多个波长的光，从而提高测试效率。
当测量光波波长时，需要考虑一些因素。
首先，必须确保透射光栅的精度和可重复性。
其次，必须保证测量环境光线的光谱和波长质量。
这通常需要在实验室内进行，以避免外部光照干扰。
最后，还需要根据要测量光的波长选择正确的透射光栅。
不同光波需要不同的光栅，以充分发挥其分光和分光效果。
如果使用不正确的透射光栅，测量结果可能会产生偏差。
总之，透射光栅是一种非常有用的工具，在测量光波的波长时得到广泛应用。
通过合理地选择透射光栅和测量设备，可以实现高精度和可重复的光波波长测量。
测量光波波长的实验报告
一、实验目的1. 了解光波波长测量的原理和方法。
2. 掌握使用分光计和透射光栅测量光波波长的实验技能。
3. 训练数据处理和分析能力。
二、实验原理光波是一种电磁波，其波长（λ）是描述光波传播特性的基本物理量。
光栅是一种重要的分光元件，可以将不同波长的光分开，形成光谱。
本实验采用分光计和透射光栅，利用光栅衍射现象测量光波波长。
光栅衍射原理：当一束单色光垂直照射到光栅上时，光波在光栅上发生衍射，形成衍射光谱。
衍射光谱中，明暗条纹的间距与光波波长成正比。
通过测量衍射光谱中相邻明条纹的间距，可以计算出光波波长。
三、实验仪器1. 分光计2. 透射光栅3. 钠光灯4. 白炽灯5. 汞灯6. 光栅读数显微镜7. 计算器四、实验步骤1. 调节分光计：将分光计的望远镜对准钠光灯的发光点，调节望远镜和分光计的转轴，使望远镜的光轴与分光计中心轴重合。
2. 调节光栅：将光栅固定在分光计的载物台上，调节光栅使其透光狭条与仪器主轴平行。
3. 测量光谱：开启钠光灯，将望远镜对准光栅，调节望远镜的视场，使光谱清晰可见。
记录光谱中第k级明条纹的位置。
4. 重复测量：改变光栅的角度，重复步骤3，测量不同角度下的光谱。
5. 数据处理：根据光栅方程，计算光波波长。
五、实验数据及结果1. 光栅常数：d = 0.1 mm2. 第k级明条纹的位置：θ1 = 20°，θ2 = 30°，θ3 = 40°，θ4 = 50°根据光栅方程：d sinθ = k λ计算光波波长：λ1 = d sinθ1 / kλ2 = d sinθ2 / kλ3 = d sinθ3 / kλ4 = d sinθ4 / k计算结果：λ1 = 0.006 mmλ2 = 0.008 mmλ3 = 0.010 mmλ4 = 0.012 mm六、实验分析1. 通过实验，掌握了使用分光计和透射光栅测量光波波长的原理和方法。
2. 实验过程中，需要注意光栅的调节和光谱的观察，以保证实验结果的准确性。
《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
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
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 kθλ=（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。
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。
物理实验报告《用分光计和透射光栅测光波波长》
---------------------------------------------------------------范文最新推荐------------------------------------------------------ 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，1 / 21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。
---------------------------------------------------------------范文最新推荐------------------------------------------------------ 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。
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：。
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 kθλ=（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 + bΦ：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 ：md 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：()()Rn m D D n m--=422λ1.4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。
用透射光栅测量光波波长
补5用透射光栅测量光波波长光栅是重要的分光元件，和棱镜一样，被广泛应用于单色仪，摄谱仪等光学仪中。
光栅实际上是一组数量极大的平行排列的，等宽、等距狭缝。
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。
本实验主要采用透射光栅来进行测量。
【实验目的】1. 加深对光栅分光原理的理解。
2. 使用透射光栅测定光栅常量，光波波长和光栅角色散。
3. 进一步练习分光计的调节和使用，并了解在测量中影响测量精度的因素。
【实验仪器】分光计，平面透射光栅，汞灯，钠灯，等。
【实验原理】如图B5-1所示，设S为位于透镜L!物方焦面上的细长狭缝光源，G为光栅,图B5 —1光栅上相邻狭缝的间距为d。
自光源S射出的光，经透镜L i后，成为平行光且垂直照射于光栅平面G上，平行光通过光栅狭缝时产生衍射，凡与光栅法线成二角的衍射光经透镜L2后，会聚于象方焦平面的点，其产生衍射亮条纹的条件为d si nr 二k，(B5-1)(B5 —1)式称为光栅方程，式中二为衍射角，’为光波波长，k是光谱级数(k = 0，±1，± 2, )，d称为光栅常量。
衍射亮条纹实际上是光源狭缝的衍射象，是一条条锐细的亮线。
当k=0时，在二=0的方向上，各种波长的亮线重叠在一起，形成白色的零级亮线。
对于k的其它数值，不同波长的亮线岀现在不同方向上，形成光谱，此时各波长的亮线称为光谱线。
而与k的正、负两组值所对应的两组光谱，则对称地分布在零级亮线的两侧。
因此，可以根据式(B5-1)在测定衍射角二的条件下，确定d和■间关系(通常考虑k= 士1时的情形)，也就是说只要知道光栅常量d，就可以求岀未知光波长■；反之，当某特征光的波长■为已知时，就可以求出光栅常量d。
这样就为我们进行光谱分析提供了方便而快捷的方法。
式(B5-1)的推导十分简单，因为dsinr就是相邻两狭缝光的光程差，光程差为波长的整数倍时，显然有相干光干涉会增强，各狭缝的光束增强形成相应波长光波的亮线。
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。
用透射光栅测定光波波长-文档资料
量 d （对称测量，且测量次数不少于3次）
5、以 d 为已知量，通过测量衍射角 ，将数
据填入下面的表格当中，算出汞灯谱线中其处理】
条纹间距 d______ 干涉级数 k______
谱线
衍射角
衍射角
波长
紫线
黄线Ⅰ
黄线Ⅱ
【思考与讨论】
1、调节并判断光线是否垂直入射到光栅上？
2、怎样确定光栅光谱的级数？
3、如果望远镜对着平面透射光栅观察，发现有 两个不重合的小十字叉丝像，你当如何解释？ 此时应如何调节光栅至测量状态？
谢谢观看
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。
3、将望远镜隔着光栅对准准直管，使零级光谱和分划板中 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。
(546.07nm)
4、保持光栅位置不动，以光谱中的绿线为已
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。
（2）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 b ，2 使零级谱线两旁 的谱线等高。由于调节螺丝 b 2会使小十字叉丝像偏离调整用
光波波长 。
【实验内容】
1、把分光计调节好（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
，物平台台下，方看两到个由调光节栅螺反丝射的b 1 “和小b 3 中十垂字面叉上丝。”左像右，转调动b节1 载b或物3
大学物理实验教案-用透射光栅测定光波波长
大学物理实验教案实验名称：用透射光栅测定光波波长 实验目的：1、理解光栅衍射的基本原理与特点；2、掌握分光仪、光栅的调节要求与方法，掌握各步调节的目的和实现的判据；3、认识光栅光谱的分布规律，并能正确判别衍射光谱的级次；4、利用光栅测定光栅常量、光波波长。
实验仪器：分光计 透射光栅双面反射镜 汞灯 实验原理：若以单色平行光束垂直照射光栅，通过每个狭缝的光都会发生衍射，这些衍射光又在一些特殊方向上被透镜会聚于焦平面上一点后，因干涉加强而型成各级亮线，如图1，若衍射角为φ的光束经透镜会聚后互相加强，则角φ必须满足关系式,...)3,2,1,0(,sin =±=k k d k λϕ即光程差必须等于光波长的整数倍。
式中λ为单色光波长，k 是亮条纹级次，ϕk 为k 级谱线如果入射光是复色光，由于各色光的波长各不相同，则由公式（41-1）可以看出，其衍射角k ϕ也各不相同，经过光栅后，复色光被分解为单色光。
在中央0=k ，0=k ϕ 位置处，各色光仍将重叠在一起，形成0级亮条纹。
而在中央亮条纹两侧，各种波长的单色光产生各自对应的谱线，同级谱线组成一个光带，这些光带的整体叫做衍射光谱。
如图所示，它们对称地分布在中央亮条纹的两侧。
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 kk d λϕ=2、 测量波长用上面求出的光栅常数，测量光谱线的波长。
测量公式sin kd kϕλ=3. 光栅的角色散角色散是光栅的重要参数，它表示单位波长间隔内两单色谱线之间的角距离。
汞灯光谱中双黄线的波长差之差λ∆=2.06nm ，两条谱线偏向角之差ϕ∆和两者波长之差λ∆之比：λϕ∆∆=D 对光栅方程微分可有ϕλϕcos d kD =∆∆=由上式可知，光栅光谱具有如下特点：光栅常数d 越小，色散率越大；高级数的光谱比低级数的光谱有较大的色散率。
实验内容1、光栅的调节（1）调节分光计，使望远镜对准无穷远，望远镜轴线与分光计中心轴线相垂直，平行光管出射平行光。
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用透射光栅测定光波的波长摘要：光栅常量计算与光波波长的测量是大学光学实验里最基础和最具代表性的实验，它涉及的知识点很多，而且实验的操作性很强，通过本实验可以让大家跟好的理解分光计的调节和光学方面的相关计算，这两点对当代大学生是很有必要的，本文就以上两点重点进行描述。
关键词：关键字：光栅 光谱线 单色光 光栅常量 衍射 衍射角引言：衍射光栅是利用多缝衍射原理使光波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，故它已被广泛地装配在各种光谱仪器中。
现代高科技技术可制成每厘米有上万条狭缝的光栅，它不仅适用于分析可见光成分，还能用于红外和紫外光波。
在结构上有平面光栅和凹面光栅之分，同时光栅分为透射式和反射式两大类。
本实验所用光栅是透射式光栅。
光在传播过程中的衍射、散射等物理现象以及光的反射和折射等都与角度有关，一些光学量如折射率、波长、衍射条纹的极大和极小位置等都可以通过测量有关的角度去确定。
在光学技术中，精确测量光线偏折的角度具有十分重要的意义。
分光计是一种用于角度精确测量的典型光学仪器，常用来测量光波波长、折射率、色散率、观测光谱等。
由于该装置比较精密，操纵控制部分多而复杂，故使用时一定要严格按要求进行。
特别是对于初学者，往往会感到一些困难。
但只要在调整、实验过程中，明确调节要求，注意观察现象，并努力运用已有的理论知识去分析、指导操作，一般也是能够掌握的。
分光计的调整思想、方法与技巧，在光学仪器中有一定的代表性，学会它的调节和使用方法，有助于掌握操作更为复杂的光学仪器。
一、实验目的：1． 进一步熟悉掌握分光计的调节和使用方法； 2． 观察光线通过光栅后的衍射现象；3． 测定衍射光栅的光栅常数、光波波长和光栅角色散。
二、仪器和用具：分光计，透射光栅，汞灯，钠灯等。
三、实验原理：若以单色平行光垂直照射在光栅面上（图1-1），则光束经光栅各缝衍射后将在透镜的焦平面上叠加，形成一系列间距不同的明条纹（称光谱线）。
根据夫琅和费衍射理论，衍射光谱中明条纹所对应的衍射角应满足下列条件：)3,2,1,0(sin =±=k k d k λϕ（1-1）式中d=a+b 称为光栅常数（a 为狭缝宽度，b 为刻痕宽度，参见图1-2），k 为光谱线的级数，k ϕ为k 级明条纹的衍射角，λ是入射光波长。
该式称为光栅方程。
如果入射光为复色光，则由（1-1）式可以看出，光的波长λ不同，其衍射角k ϕ也各不相同，于是复色光被分解，在中央k =0，k ϕ=0处，各色光仍重叠在一起，组成中央明条纹，称为零级谱线。
在零级谱线的两侧对称分布着 3,2,1=k 级谱线，且同一级谱线按不同波长，依次从短波向长波散开，即衍射角逐渐增大，形成光栅光谱。
图1-1图1-2由光栅方程可看出，若已知光栅常数d ，测出衍射明条纹的衍射角k ϕ，即可求出光波的波长λ。
反之，若已知λ，亦可求出光栅常数d 。
将光栅方程（1-1）式对λ微分，可得光栅的角色散为ϕλϕcos d kd d D ==（1-2）角色散是光栅、棱镜等分光元件的重要参数，它表示单位波长间隔内两单色谱线之间的角距离。
由式（1-2）可知，如果衍射时衍射角不大，则ϕcos 近乎不变，光谱的角色散几乎与波长无关，即光谱随波长的分布比较均匀，这和棱镜的不均匀色散有明显的不同。
分辨本领是光栅的另一重要参数，它表征光栅分辨光谱线的能力。
设波长为λ和λλd +的不同光波，经光栅衍射形成的两条谱线刚刚能被分开，则光栅分辨本领R 为λλd R =（1-3）根据瑞利判据，当一条谱线强度的极大值和另一条谱线强度的第一极小值重合时，则可认为该两条谱线刚能被分辨。
由此可以推出kN R =（1-4）其中k 为光谱级数，N 是光栅刻线的总数。
四、实验内容：1． 分光计及光栅的调节图1-3（1）按4.4实验中所述的要求调节好分光计。
（2）调节光栅平面与分光计转轴平行，且光栅面垂直于准直管先把望远镜叉丝对准狭缝，再将平面光栅按图1-3置于载物台上，转动载物台，并调节螺丝a 或b ，直到望远镜中从光栅面反射回来的绿十字像与目镜中的调整叉丝重合，至此光栅平面与分光计转轴平行，且垂直于准直管、固定载物台。
（3）调节光栅刻痕与转轴平行转动望远镜，观察光栅光谱线，调节栽物台螺丝c ，使从望远镜中看到的叉丝交点始终处在各谱线的同一高度。
调好后，再检查光栅平面是否仍保持与转轴平行，如果有了改变，就要反复多调几次，直到两个要求都满足为止。
2． 测定光栅常数d用望远镜观察各条谱线，然后测量相应于1±=k 级的汞灯光谱中的绿线（nm 1.546=λ）的衍射角，重复测5次后取平均值，代入式（1-1）求出光栅常数d 。
3． 测定光波波长选择汞灯光谱中的蓝色和黄色的谱线进行测量，测出相应于1±=k 级谱线的衍射角，重复5次后取平均值。
将测出的光栅常数d 代入式（1-1），就可计算出相应的光波波长。
并与标称值进行比较。
4． 测量光栅的角色散用汞灯为光源，测量其1级和2级光谱中双黄线的衍射角，双黄线的波长差为2.06nm ，结合测得的衍射角之差ϕ∆，用式（1-2）求出角色散。
5． 观察光栅的分辨本领用钠灯为光源，观察其1级光谱的双黄线，在准直管和光栅之间放置一宽度可调的单缝，使单缝的方向和准直管狭缝一致，由大到小改变单缝的宽度，直到双黄线刚刚被分辨开，反复试几次，取下单缝，用移测显微镜测出缝宽b ，则在单缝掩盖下，光栅的露出部分的刻数N 为dbN =由此用式（1-4）求出光栅露出部分的分辨本领R ，并和由式（1-3）求出的理论值相比较。
五、实验说明： （1）.光栅光栅也称衍射光栅。
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。
衍射光栅在屏幕上产生的光谱线的位置，可用式()()λθk b a =±Φ+sin sin 表示。
式中a 代表狭缝宽度，b 代表狭缝间距，Φ为衍射角，θ为光的入射方向与光栅平面法线之间的夹角，k 为明条纹光谱级数（k=0，±1，±2……），λ为波长，b a +称作光栅常数。
用此式可以计算光波波长。
光栅产生的条纹的特点是：明条纹很亮很窄，相邻明纹间的暗区很宽，衍射图样十分清晰。
因而利用光栅衍射可以精确地测定波长。
衍射光栅的分辨本领kN D R ==11。
其中N 为狭缝数，狭缝数越多明条纹越亮、越细，光栅分辨本领就越高。
增大缝数N 提高分辨本领是光栅技术中的重要课题最早的光栅是1821年由德国科学家J.夫琅和费用细金属丝密排地绕在两平行细螺丝上制成的。
因形如栅栏，故名为“光栅”。
现代光栅是用精密的刻划机在玻璃或金属片上刻划而成的。
光栅是光栅摄谱仪的核心组成部分，其种类很多。
按所用光是透射还是反射分为透射光栅、反射光栅。
反射光栅使用较为广泛；按其形状又分为平面光栅和凹面光栅。
此外还有全息光栅、正交光栅、相光栅、炫耀光栅、阶梯光栅等。
（2）.光栅的分光原理d k λθ=sin 或λθk d =sin称为光栅公式.它表明,不同波长的同级主极强出现在不同方位.长波的衍射角大,短波的衍射角小.如果入射光里包含几种不同波长λ,λ',…的光,则除0级外各级主极强位置都不同(图1-4(a)),因此用缝光源照明时,我们看到的衍射图样中有几套不同颜色的亮线,它们各自对应一个波长(图示1-4(b)).这些主极强亮线就是谱线,各种波长的同级谱线集合起来构成淘汰的一套光谱.如果光源发出的是具有边续谱的白光,则光栅光谱中除0级仍近似为一条白色亮线外,其它级各色主极强亮线都排列成连续的光谱带.可以看出,光栅光谱与棱镜光谱有个重要区别,就是光栅光谱一般有许多级,每级是一套光谱,而棱图1-4（3）.光栅的色散本领和色分辨本领 1.色散本领实际中很关心的问题之一，是对于一定波长差δλ的两条谱线,其角间隔δθ或在幕上的距离1δ有多大,这就是仪器的色散本领问题.角色散本领定义为:δλδθθ≡D ,线色散本领定义为:δλδ11≡D 设光栅后面聚焦物镜的焦距为f,则δθδf =1,所以线色散本领与角色散本领之间的关系是:θfD D =1.现在来计算光栅的色散本领.仍从光栅公式出发,取它两端的微分,得光栅的角色散本领:k d k D θθcos ⋅= 和线色散本领:k d fk D θcos 1⋅=.上面的结果表明,光栅的角色散本领与光栅常数d 成反比,与级数k 成正比,此外,线色散本领还与集中f 成正比.但色散本领与光栅中衍射单元的总数N 无关.为了增大角色散本领,近代光栅的缝是很密的每毫米数百条到上千条.为了增大线色散本领,光栅的集中f 常达数米,这样其线色散本领 Dl 可达0.1--1mm/埃以上. 2.色分辨本领如图1-5所示,在(a),(b),(c)三种情形里的色散本领都一样,即波长分别为λ和δλλλ+='的两条谱的角间隔δθ一样,但每条谱线的半角宽度△θ不同.在图(a)中δθθ>∆,两条谱线的全成强度如粗谱线无异,因此无法分辨它们本来有两条谱线.在图(c)中δθθ<∆,合成强度在中间有个很明显 的极小.我们可以分辨出这是两条谱.和第二章 §6中计论光学仪器的像分辨本领时一样,通常规定δθθ=∆(图(b))是两谱线刚好能分辨的极限,这便是所谓"瑞利判据".对于每个光栅,谱线的半角宽度θ∆是一定的,根据瑞利判据,这也是能够分辨的两条谱线的色散角δθ,由此可以推断出能够分辨的最小波长差kN λδλ=越小,说明仪器的色分辨本领越大,通常一个分光仪器的色分辨本领定义为δλλ≡R .由此求得光栅的色分辨本领公式R=kN.上式表明,光栅的色分辨本领正比于衍射单元总数N 和光谱的级别k,与光栅常数d 无关.图1-5（4）.光栅常数 光栅的重要参数。
是光栅两刻线之间的距离，用d 表示。
通常所讲的衍射光栅是基于夫琅禾费多缝衍射效应工作的。
描述光栅结构与光的入射角和衍射角之间关系的公式叫“光栅方程”。
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）。
即：上式即为光栅方程。
当平面波以入射角i θ入射时，光栅方程写为面，就是该时刻这些球面次波的包迹面（惠更斯原理）。