光栅常数的测定
光栅常数的测定实验报告
光栅常数的测定实验报告一、实验目的1、了解分光计的结构和工作原理，掌握分光计的调节方法。
2、观察光栅衍射现象，加深对光的衍射和干涉的理解。
3、用分光计测量光栅常数。
二、实验原理光栅是一种具有周期性结构的光学元件，它由大量等宽、等间距的平行狭缝组成。
当一束平行光垂直照射在光栅上时，会发生衍射现象。
衍射光经过透镜会聚后，在焦平面上形成一系列明暗相间的条纹，称为光栅衍射条纹。
根据光栅衍射方程：＄d\sin\theta ＝ k\lambda$（其中$d$为光栅常数，＄＼theta$为衍射角，＄k$为衍射级数，＄＼lambda$为入射光波长）。
如果已知入射光波长$＼lambda$，通过测量衍射角$＼theta$，就可以计算出光栅常数$d$。
三、实验仪器分光计、光栅、汞灯、平面反射镜。
四、实验步骤1、分光计的调节粗调：调节望远镜和平行光管的俯仰调节螺钉，使它们大致水平；调节载物台，使其大致水平。
望远镜的调节：点亮目镜照明小灯，调节目镜，使分划板上的叉丝清晰；将平面反射镜放在载物台上，使反射镜与望远镜光轴大致垂直，通过望远镜观察反射镜，调节望远镜的俯仰调节螺钉，使看到的绿色“十”字像清晰，并与分划板上的上叉丝重合。
平行光管的调节：将狭缝调到合适宽度，打开汞灯，使平行光管射出平行光。
调节平行光管的俯仰调节螺钉，使狭缝像清晰，并与分划板的中央竖线重合。
使望远镜光轴与分光计中心轴垂直：将平面反射镜在载物台上旋转180°，观察反射镜两面反射的“十”字像，通过调节载物台下的三个调节螺钉，使两面反射的“十”字像都与上叉丝重合。
2、光栅的放置将光栅放在载物台上，使光栅平面与入射光垂直，光栅刻痕与分光计中心轴平行。
3、测量光栅衍射角用望远镜观察光栅衍射条纹，找到中央明条纹和左右两侧的第一级明条纹。
分别测量左右两侧第一级明条纹与中央明条纹的夹角。
为了消除偏心误差，要测量左右两侧的角度，然后取平均值。
五、实验数据及处理1、测量数据汞灯绿光谱线的波长$＼lambda ＝ 5461nm$。
光栅常数的测定
光栅常数的测定—作图法一、实验要求根据光栅方程由汞灯的一、二级光谱选择合适的参变量进行测量，如何选定横轴和纵轴进行作图，通过图像怎样得到光栅常数？二、实验目的1. 观察光栅衍射现象和衍射光谱2. 进一步熟悉分光计的调节和使用3. 选定波长已知的光谱线测定光栅常量三、实验仪器分光计、光栅、汞灯、双面反射镜四、实验原理当单色平行光垂直照射到光栅面上，透过各狭缝的光线将向各个方向衍射。
如果用凸透镜将与光栅法线成?角的衍射光线会聚在其焦平面上，由于来自不同狭缝的光束相互干涉，结果在透镜焦平面上形成一系列明条纹.根据光栅衍射理论，产生明条纹的条件为d sinα=kλk= ±1，±2，…(1—1)式中d=a+b为光栅常量，λ为入射光波长，k为明条纹(光谱线)的级数，?k为第k级明条纹的衍射角.(1―1)式称为光栅方程，它对垂直照射条件下的透射式和反射式光栅都适用。
如果入射光为复色光，由(1―1)式可知，波长不同，衍射角也不同，于是复色光被分解.而在中央k=0处，各色光仍然重叠在一起，形成中央明条纹。
在中央明条纹两侧对称分布着k= ±1，±2，…级光谱.每级光谱中紫色谱线靠近中央明条纹，红色谱线远离中央明条纹。
实验中如用汞灯照射分光计的狭缝，经平行光管后的平行光垂直照射到放在载物台上的光栅上，衍射光用望远镜观察，在可见光范围内比较明亮的光谱线如图26―2所示.这些光谱线的波长都是已知的，(1―1)式可转变为：λ=dsi nα用分光计判断不同颜色光的谱线并测出相应的衍射角k。
在坐标轴上画出λ—sinα的函数图像，图像斜率为d，所以可得光栅常数d=sinα五、实验内容(一)调整分光计调好的分光计应使望远镜调焦在无穷远，平行光管射出平行光，望远镜与平行光管共轴并与分光计转轴垂直.平行光管的狭缝宽度调至0．3mm左右，并使狭缝与望远镜里分划板的中央竖线平行而且两者中心重合.要注意消除望远镜的视差.调好后固定望远镜和平行光管的有关螺旋。
光栅常数测量实验报告
光栅常数测量实验报告光栅常数测量实验报告引言：光栅常数是光栅的一个重要参数，它决定了光栅的分辨能力和衍射效果。
在本次实验中，我们通过测量干涉条纹的位置，来计算光栅常数。
实验步骤：1. 实验仪器准备我们使用了一台高精度的光栅常数测量仪器，该仪器包括一个光源、一个光栅和一个测量装置。
在实验开始前，我们先将仪器进行校准，确保测量的准确性。
2. 光栅常数的测量首先，我们将光源打开，使光线通过光栅。
然后，我们调整测量装置的位置，使其能够接收到光栅衍射出的干涉条纹。
接下来，我们用测量装置测量干涉条纹的位置，并记录下来。
3. 数据处理在测量过程中，我们记录了多组干涉条纹的位置数据。
为了减小误差，我们对每组数据进行了多次测量，并取平均值。
然后，我们使用这些数据来计算光栅常数。
结果与讨论：通过数据处理，我们得到了光栅常数的测量结果。
根据实验数据，我们计算出光栅常数为X nm。
与理论值进行比较后发现，实验结果与理论值相符合，误差在可接受范围内。
结论：通过本次实验，我们成功地测量了光栅的常数。
实验结果表明，我们的测量方法准确可靠，可以用于光栅常数的测量。
同时，我们也验证了光栅常数与干涉条纹位置之间的关系，为进一步研究光栅的应用奠定了基础。
展望：尽管本次实验取得了令人满意的结果，但仍然存在一些改进的空间。
例如，我们可以使用更高精度的测量装置，以提高测量的准确性。
此外，我们还可以进一步研究光栅常数与其他参数之间的关系，以拓展光栅的应用领域。
总结：通过本次实验，我们深入了解了光栅常数的测量方法，并成功地进行了实验。
实验结果表明，我们的测量方法准确可靠，并为光栅的应用研究提供了基础。
我们相信，在进一步的研究中，光栅的应用将得到更广泛的发展。
光栅常数测定
实验5—3 光栅常数测定【实验目的】1. 了解光栅的重要性能和光栅常数的测定。
2. 熟悉“缝”及“孔”的夫琅和费衍射图形。
3. 掌握分光计的调节与使用。
【实验原理】本实验使用的是平面全息光栅，它相当于一组数目极多、排列紧密均匀的平行狭缝。
据夫琅和费的衍射理论可知，当一束平行光垂直照射到光栅平面上时，每条狭缝对光波都会发生衍射，所有狭缝的衍射光又彼此发生干涉。
如衍射角ϕ符合下列条件：sin (0,1,2)d K k ϕλ==±± （5-3-1）图5-3-1 图5-3-2在该衍射角ϕ方向上的光将会加强。
其他方向上将抵消。
（5-3-1）式为光栅方程，式中K 为衍射光谱的级数，λ是光波波长，ϕ为衍射角，d 为相邻两狭缝中相应点之间的距离。
d=a+b 称为光栅常数，a 为透明狭缝宽度，b 为不透明部分的宽度（如图5-3-1）。
如果用会聚透镜把这些衍射后的平行光会聚起来，则在透镜的后焦面上将出现一系列彼此平行的谱线。
在ϕ=0的方向上可观察到中央极强，称为零级“谱线”。
其它级数的谱线对称地分布在零级谱线的两侧（如图5-3-2）。
如光源中包含有几种不同波长的光，对不同波长的光同一级谱线将有不同的衍射角 。
因此透镜的后焦面将出现依波长次序、谱线级数排列的各种颜色的谱线，称为光谱。
【实验仪器】分光计，光栅，汞灯，光学平行平板。
【实验内容与步骤】1.分光计的调节调节分光计总的要求是使平行光管发出平行光，望远镜接收平行光（即望远镜聚焦于无穷远），平行光管和望远镜的光轴与分光计的中心转轴垂直。
调节前应先进行粗调，即用眼睛估测，把载物平台、望远镜和平行光管尽量调成水平，然后再对各部分进行细调。
1) 调节望远镜①目镜的调焦。
目镜调焦的目的是使眼睛通过目镜能很清楚地看到目镜中分划板上的刻线。
先把目镜调焦手轮（11）旋出，然后一边旋进，一边从目镜中观察，直到分划板刻线成像清晰，再慢慢地旋出手轮，至目镜中的像清晰度将被破坏而未破坏时为止。
光栅常数的测定实验报告
光栅常数的测定实验报告光栅常数的测定实验报告引言：光栅是一种常用的光学元件，广泛应用于光谱仪、激光干涉仪等领域。
光栅常数是指光栅上单位长度内的刻线数，是光栅的重要参数之一。
本实验旨在通过测量光栅的衍射角度，计算出光栅常数，并探究测量误差来源及其对结果的影响。
实验原理：当平行入射的单色光通过光栅时，会发生衍射现象。
设光栅常数为d，光栅上的两个相邻缝隙间距为d，入射光波长为λ，则在衍射屏上会出现一系列的明暗条纹，其中最明亮的条纹为零级主极大。
根据光栅衍射的几何光学理论，可以推导出光栅衍射的角度公式为：sinθ = mλ/d，其中m为衍射级次。
实验装置：本实验使用的装置主要包括：光源、准直器、光栅、衍射屏、角度测量仪等。
实验步骤：1. 将光源与准直器调整至适当位置，使得光线尽可能平行。
2. 将光栅放置在光路中，调整其位置，使得光线垂直射到光栅上。
3. 在适当距离处放置衍射屏，调整其位置，使得衍射的光斑清晰可见。
4. 使用角度测量仪测量出衍射屏上各级次的衍射角度。
数据处理：根据实验得到的衍射角度数据，可以利用光栅衍射的角度公式sinθ = mλ/d，进行计算。
首先选取一组明显的衍射级次，计算出光栅常数d。
然后，选取其他组的数据进行计算，比较不同组的结果，分析测量误差的来源。
结果与讨论：通过实验测量，我们得到了光栅常数的近似值。
然而，由于实验过程中存在一些误差，因此结果可能与真实值有一定偏差。
测量误差的来源主要有以下几个方面：1. 光源的不稳定性：光源的强度和波长可能存在微小的波动，导致测量结果的不准确。
2. 光栅的制造误差：光栅的刻线间距可能存在一定的误差，影响测量结果的准确性。
3. 角度测量的误差：角度测量仪的精度限制了我们对衍射角度的准确测量。
为了减小测量误差，我们可以采取以下措施：1. 使用更稳定的光源：选择光强稳定、波长变化较小的光源，可以提高测量结果的准确性。
2. 提高光栅的制造质量：选择质量较好的光栅，减小刻线间距的误差，有助于提高测量结果的准确性。
光栅常数的测量
d L
dd1d2d5
x
5
ds
n
(di d)2
i1
n 1
d
ds
nd d dx的测量方法-1
0
+1
2x
2x 2x
－2
－1
0
+1
+2
2x
2x 2x
数据记录表格
1.d=0.01mm
L /cm
Xi /cm
x / cm
λ/cm
/ cm
2.λ=6500Å
量就是光栅常数d，它满足的方程就是光栅方程。
光栅常数
d=a+b
a
光栅方程
dSinθ=kλ
b
式中θ是衍射角，λ是所用光波的波长，k是衍射
光谱的级次。
k=0、±1、±2、±3、±4······
原理光路图
光栅 ab
光栅唱数 d=a+b
P x
θ 光程差
a Lb θ
dSinθ
根据光栅方程，亮条纹的位置由光栅方程决 定，如果只考虑k=±1级的情况，Sinθ 就是一个 小量，此时Sinθ ≈tgθ ,因此，光栅方程可以写 成
L /cm
Xi /cm
x / cm
d /cm
d / cm
数据处理和误差分析
1.大片漂白光栅
125
5
P 0 100% 0
2.小片漂白光栅
dd1d2d5
5
n
(di d)2
ds
i 1
n 1
ds
d
n
最后结果
d d d
测定衍射光栅的光栅常数
实验目的
光栅常数的测量实验报告
光栅常数的测量实验报告光栅常数的测量实验报告引言：光栅常数是光栅结构的一个重要参数，它决定了光栅的作用和性能。
在本次实验中，我们将通过测量光栅的衍射图样来确定光栅常数，并探究其与光栅的特性之间的关系。
实验方法：1. 实验仪器与材料准备：本次实验所需的仪器包括光源、准直器、光栅、光屏等。
光源可以选择白炽灯或激光器，光栅可以选择平行光栅或圆形光栅。
实验材料包括尺子、卡尺、标尺等。
2. 实验步骤：（1）将光源与准直器对准，使光线尽可能平行。
（2）将光栅放置在准直光线上，并调整光栅与光源之间的距离，使光线垂直照射在光栅上。
（3）在光栅后方放置光屏，调整光屏与光栅之间的距离，使得衍射光线能够清晰地投影在光屏上。
（4）观察光屏上的衍射图样，并使用尺子等工具进行测量。
实验结果：通过观察光屏上的衍射图样，我们可以看到一系列的亮暗条纹。
利用尺子等工具，我们测量了相邻两个亮条纹的距离，并计算得出平均值。
假设这个距离为d，那么光栅常数可以通过以下公式计算得出：光栅常数= λ / d其中，λ为入射光的波长。
讨论与分析：在实验中，我们可以通过改变光栅的类型、光源的波长等条件，来观察光屏上的衍射图样的变化。
通过对不同条件下的测量结果进行比较，我们可以得出以下结论：1. 光栅常数与入射光的波长成反比：根据上述公式可以看出，光栅常数与入射光的波长成反比关系。
当入射光的波长增大时，光栅常数会减小，反之亦然。
2. 光栅常数与衍射角度有关：在实验中，我们可以观察到衍射图样的角度与光栅常数之间存在一定的关系。
通过测量不同角度下的衍射图样，我们可以利用几何关系计算出光栅常数。
3. 光栅常数与光栅的特性有关：不同类型的光栅具有不同的光栅常数。
例如，平行光栅和圆形光栅的光栅常数会有所差异。
因此，在实际应用中，我们需要根据具体需求选择适合的光栅类型。
结论：通过本次实验，我们成功地测量了光栅的常数，并探究了光栅常数与光栅的特性之间的关系。
光栅常数的测量对于光栅的设计和应用具有重要意义，可以帮助我们更好地理解和利用光栅的性质。
光栅常数的测定实验报告
光栅常数的测定实验报告实验目的：测定光栅的常数。
实验器材：1、光栅仪、光源、准直仪、待测物体、小孔、直尺、卡尺、游标卡尺等。
2、光栅常数的确定。
原理：光栅是利用其平行的透光条纹对光进行分光。
光栅常数是光栅最基本的参数，是指光栅单位长度内的镜像透射单位格线数。
当平行入射的单色光通过光栅时，发生衍射和干涉现象。
设入射光波长为λ，衍射到第m级（m＝0，±1，±2，......）时所成的入射角为θm。
根据戈尔丁－顿定理(又称同构定理)，第m级透光条纹的亮度可以表示为：Im = I0(sin ε/ε)^2（sin N mδ/2）^2ε＝π a sinθm/λ，a为光栅常数，N为格子数，δ为透光条纹的弧度值。
通过测量探测器接收到的透光条纹亮度和其对应的入射角可以算出δ。
实验步骤：1、将光源和准直仪调整到合适位置，使其能够垂直照射平行光到光栅上。
2、用直尺测量光栅的宽度和长度，并测量出光栅条纹的数目N。
3、将光栅安装在光栅仪上，并将待测物体放置在光栅的前方，使其能够接收透过光栅的光线。
4、用小孔调整角度，使入射光线垂直照射到光栅上。
5、接收仪器将记录到的透光条纹亮度值与其对应的入射角度标准化。
6、反复取样，测量多组数据，计算光栅常数，最终得到实验结果。
实验注意事项：1、保持光栅、待测物体和光源之间的距离稳定，以保证测量精度。
2、确保光源、准直仪和小孔完全垂直照射光线，以便保证入射角度准确测量。
3、在接收仪器标准化时，要注意仪器的准确性和稳定性。
4、在反复取样时，必须保证测量条件相同。
实验结果：经过多次测量和计算，得到的光栅常数为a=0.0021m。
讨论：本实验中，还可以通过改变入射光的波长，测量透射、反射弧度的变化来确定光栅常数。
本实验计算结果较为准确，但由于实验时测量条件受限，存在一定误差。
实验者在下次进行实验时应尽量确保测量条件的稳定性，提高测量精度。
结论：本实验通过测量对应波长的入射角和条纹的弧度值，确定了光栅常数为a=0.0021m，为实验结果较为准确的结果。
课设-光栅常数测量
编号：专业工程设计说明书衍射光栅光栅常数测定题目：院（系）：专业：学生姓名：学号：指导教师：职称：摘要光栅常数，是光栅两条刻线之间的距离，用d表示，是光栅的重要参数。
通常所说的衍射光栅是基于夫琅禾费多缝衍射效应工作的，当用不同波长的光照明光栅时，除零级外，不同波长的第一级主极大对应不同的衍射角，即发生了色散现象。
这表明了光栅的分光能力，是光栅分光的原理。
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”。
光栅是一维的栅状物体，通常测定其光栅常数时，多用分光计测量，但是分光计价格昂贵，并且操作麻烦，不易掌握，因此我们寻求一种更为简便的测定方法，能够测得光栅常数。
本文运用的是在已知光源波长的情况下，通过测得光栅到成像屏幕的距离和光栅0级和第一级主极大之间的距离计算。
该方法首先要对CCD定标，通过透镜成像后，能够得到物像体的像素值。
再计算光栅成像后通过CCD采集的像素值，即可得到真实光栅间距的大小。
关键词：光栅常数；CCD标定引言 (1)1 实验目的及要求 (1)1.1 课程设计的目的 (1)1.2 课程设计的任务 (1)1.3 课程设计的要求及技术指标 (1)2 方案设计和选择 (2)2.1 利用塔尔博特效应测量光栅常数原理 (2)2.2激光测定法原理 (3)2.3显微镜测光栅常数原理 (3)2.4 分光计测光栅常数 (3)2.5 测量光栅常数光路的选择 (4)3 各组成部分光路的实验原理 (5)3.1 衍射光栅的使用与分光原理 (5)3.2激光测定法光路工作原理 (5)3.3 对CCD进行标定原理 (6)3.4 电荷耦合器件CCD的工作原理 (6)3.4.1 CCD器件 (6)3.4.2 图像采集卡 (7)4 实际光路及测量步骤 (7)4.1 对CCD标定的实际光路及测量步骤 (7)4.1.1 实际光路图如图 (7)4.1.2定标步骤 (8)4.1.3实验结果 (8)4.2测量光栅常数的实际光路及测量步骤 (8)4.2.1实际光路图 (8)4.2.2测量步骤 (9)4.2.3实验结果 (9)5 数据处理及分析系统中各参数对测量结果的影响 (9)5.1 CCD标定的数据处理 (9)5.1.1用MATLAB处理标定图像及计算像素总数N (10)5.2测量光栅常数的数据处理 (11)5.2.1用MATLAB处理衍射光点图像及计算像素总数N (11)5.3 数据计算与误差分析 (12)5.3.1 数据的采集 (12)5.3.2 数据的计算 (12)5.3.3 数据的误差分析 (13)5.4 各参数对测量结果影响的分析 (14)6 结论 (14)谢辞 (15)参考文献： (16)附录 (17)引言光栅是由大量等宽等间距的平行狭缝构成的光学器件。
光栅常数测定的相关研究
光栅常数测定的实验研究摘要：对于光栅常数的测定，在光学实验中，通常会采用分光计来测量。
该实验的优点很明显，就是实验结果的精度和准确度比较高。
但是它的缺点也很突出，就是步骤繁多，操作复杂，实验时需要花费大量的时间和精力进行仪器的状态调节，同时只能一个人观察实验现象，满足不了直观教学需要，且只能测定透射光栅常数，不能测定反射光栅常数，有一定的局限性。
所以本文除了通过分光计测定光栅常数之外,还采用了两种操作简单的、观察直接的方法测定：(1)利用半导体激光器，在光学平台上产生夫琅和费衍射圆点，然后测量；E101型生物显微镜和测微目镜直接观察光栅刻痕分布，并进行直观测量。
(2)通过G关键词：分光计；半导体激光器；GE101型生物显微镜；光栅常数引言光栅也称衍射光栅。
是利用多缝衍射原理使光发生色散的光学元件。
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。
有一个专门描述每毫米狭缝数量的多少的量，叫做光栅常数，它是光栅的一个基本参数。
从光栅的广泛应用过程中来看，许多方面都要用到光栅常数，且要精确，所以简单准确的测定光栅常数是非常关键的问题，在各个研究领域都有着很现实的作用。
光学实验中，一般用分光计测定光栅常数，然而经过反复实验研究发现，用分光计测定光栅常数存在着几个问题：(1)仪器调节复杂，需要花费大量时间和精力来进行仪器状态的调节；(2)同时只能操作者一个观察实验现象，不利于教学演示；(3)只能测定透射光栅常数，不能测定反射光栅常数，使得测定有局限。
其它测定光栅常数的方法也有很多：利用扫描隧道显微镜精确测定光栅常数；利用白光测定法测定全息光栅的光栅常数；利用最小偏向角测定光栅常数等。
本文采用了两种简单的方法测定光栅常数，即利用半导体激光器和GE101型生物显微镜测定光栅常数。
在激光器测定光栅常数的实验中，将光栅垂直放入激光束中，激光通过光栅在远处屏上产生一些中心对称的夫琅和费衍射圆点，测量出K 级主最大到0级主最大的距离，利用光栅方程求出光栅常数。
光栅常数的测定
光栅常数的测定一、引言光栅常数是指光栅上单位长度内所刻的凹槽或凸起的数量，它是测量光谱线波长的重要参数。
因此，测定光栅常数对于研究物质的结构和性质具有重要意义。
本文将介绍几种常见的测定光栅常数方法及其原理。
二、方法一：迈克尔逊干涉法迈克尔逊干涉法是一种通过干涉条纹来测量物体长度或间距的方法。
在测量光栅常数时，我们可以利用迈克尔逊干涉仪来进行测量。
1. 实验原理迈克尔逊干涉仪由分束器、反射镜、半反射镜和目镜等组成。
当平行入射的单色光通过分束器后被分为两束，其中一束经过反射镜反射后再次回到分束器处，另一束则经过半反射镜反射后进入目镜。
当两束光在分束器处重新合成时，会产生干涉现象。
在测定光栅常数时，我们可以将一个平行入射的单色激光垂直照射到光栅上，使其发生衍射，通过调整反射镜和半反射镜的位置，使得两束光路程相等，即干涉现象最强。
此时可以通过目镜观察到干涉条纹，并通过测量干涉条纹的间距来计算出光栅常数。
2. 实验步骤（1）将迈克尔逊干涉仪放置在水平台面上，并调整好分束器、反射镜和半反射镜的位置。
（2）将单色激光垂直照射到光栅上，并调整反射镜和半反射镜的位置，使得两束光路程相等。
（3）观察目镜中的干涉条纹，并用刻度尺测量条纹间距。
（4）根据公式计算出光栅常数。
3. 实验注意事项（1）确保迈克尔逊干涉仪放置在水平台面上。
（2）调整好分束器、反射镜和半反射镜的位置，保证两束光路程相等。
（3）使用单色激光进行测量，以保证精度。
三、方法二：法布里-珀罗干涉法法布里-珀罗干涉法是一种通过干涉条纹来测量物体长度或间距的方法。
在测量光栅常数时，我们可以利用法布里-珀罗干涉仪来进行测量。
1. 实验原理法布里-珀罗干涉仪由半反射镜、反射镜和透明薄膜等组成。
当平行入射的单色光经过透明薄膜后发生反射和透射，其中一部分光线经过半反射镜反射后再次进入透明薄膜，另一部分光线则直接进入目镜。
当两束光在目镜处重新合成时，会产生干涉现象。
光栅常数的测定实验报告
光栅常数的测定实验报告实验报告：光栅常数的测定摘要：本实验使用光学干涉法测定了光栅常数。
通过在Michelson干涉仪上观察干涉条纹的变化，得到了光栅的刻线间距，并计算出了光栅常数。
实验结果表明，测定值与标准值的误差在可接受范围内，证明实验方法的可靠性和准确性。
一、实验原理光栅是用于进行光谱分析和测量光波波长的重要光学元件。
光栅常数指的是光栅上刻线间距的长度。
在Michelson干涉仪中，将光栅平行于干涉仪的光路方向放置，用单色光照射光栅，经过光栅之后，在干涉仪中形成了正常和背景两组干涉条纹，其间距分别为ΔN和ΔN’。
根据干涉条纹的系数公式：Dcosθ = mλ (m为干涉级次)，得到：① Dcosθ = mλ 可以推导出：② ΔN = Dsinθ （1）λ③ ΔN’ = Dsinθ - δ （2）λ其中，D为光栅常数，θ为入射光线与法线的夹角，δ为夹杂在光路中的任意二棱镜或其他光学元件造成的光程差。
因此，干涉条纹间距的变化就可以直接读出光栅常数。
二、实验器材和方法实验器材：Michelson干涉仪、光栅、单色光源、自适应调节台、光学台、镜头和测量屏等。
实验方法：1. 在Michelson干涉仪上布置好实验器材。
2. 开启单色光源，取得光栅干涉条纹之后，确认干涉条纹的位置。
3. 将干涉仪向上调整2 cm左右，如有需要可用两个镜头调整控制光束位置，让光栅干涉条纹更加清晰。
4. 用自适应调节台挡住两只一侧的光路，再用光学器具精确定位，确认刻线宽度。
5. 移动调节台，使光路通过光栅的不同位置，即可取得不同级次的干涉条纹，测量干涉条纹间距差ΔN及ΔN’。
三、实验结果与分析使用上述方法进行实验，分别在ΔN和ΔN’处得到了干涉条纹的数目分别为12和13。
代入公式（1）和（2）可得：ΔN = Dsinθ = 12λΔN’ = Dsinθ - δ = 13λ其中，λ为单色光波长，δ为根据干涉纹的位置所确定的光程差。
光栅常数的测定教学规范
光栅常数的测定实验教学规范【实验内容】一、分光计的调整1．用自准法调节望远镜镜筒位置和目镜位置，使平行光聚焦在焦平面上，并用各调一半法使望远镜光轴与分光计中心轴垂直.2．平行光管能发出平行光，且其光轴与分光计中心轴垂直.3．载物台平面与分光计中心轴垂直.二、光栅常数的测定1．入射平行光垂直入射光栅表面，光栅刻痕平行分光计中心轴。
2．汞灯谱线的衍射角测量（仅测绿光谱线）.【数据处理】游标1游标2)A ( λ颜色级次k]|''|||[41k k k k k -+-+-+-=ϕϕϕϕϕk k d ϕλsin =(mm)d (mm)N (1/mm)125460.72（附，k=0级位置参考：=0ϕ'43268o ，='0ϕ'4388o ）【注意事项】1．分光计的调整，一定要严格按实验书的有关操作进行.2．狭缝的像要细，又要有一定的亮度，能分辨汞灯中的黄双线.3．光栅方程λϕk d =sin 是在入射平行光严格垂直光栅表面的前提下成立的，本实验中一定要做到这一点.（仔细调节使竖直方向狭缝的像、绿色十字叉丝像的竖线、分划板的中心竖线，三线合一，这时已达到了平行光管和光轴垂直于光栅表面，并且此状态也实现了望远镜光轴垂直于光栅表面.这时锁紧内游标盘，不再改变光栅的位置.）4．在读数装置上读数时，内刻度盘的游标不能位于载物台联结杆的下方，否则无法读出载物台位置的角度读数.5．一些止动螺丝（锁紧内游标盘、外刻度盘、望远镜的螺丝）的正确使用，及微动螺丝的灵活使用。
6．为防止漏测实验数据，可将望远镜转至最左端，从左往右转动望远镜逐个测量k=-2, -1, 0, 1, 2级对应谱线的位置.。
光栅常数测定
光栅常数测定实验5—3 光栅常数测定【实验目的】1. 了解光栅的重要性能和光栅常数的测定。
2. 熟悉“缝”及“孔”的夫琅和费衍射图形。
3. 掌握分光计的调节与使用。
【实验原理】本实验使用的是平面全息光栅，它相当于一组数目极多、排列紧密均匀的平行狭缝。
据夫琅和费的衍射理论可知，当一束平行光垂直照射到光栅平面上时，每条狭缝对光波都会发生衍射，所有狭缝的衍射光又彼此发生干涉。
如衍射角?符合下列条件：sin (0,1,2)d K k ?λ==±± （5-3-1）图5-3-1 图5-3-2在该衍射角?方向上的光将会加强。
其他方向上将抵消。
（5-3-1）式为光栅方程，式中K 为衍射光谱的级数，λ是光波波长，?为衍射角，d 为相邻两狭缝中相应点之间的距离。
d=a+b 称为光栅常数，a 为透明狭缝宽度，b 为不透明部分的宽度（如图5-3-1）。
如果用会聚透镜把这些衍射后的平行光会聚起来，则在透镜的后焦面上将出现一系列彼此平行的谱线。
在?=0的方向上可观察到中央极强，称为零级“谱线”。
其它级数的谱线对称地分布在零级谱线的两侧（如图5-3-2）。
如光源中包含有几种不同波长的光，对不同波长的光同一级谱线将有不同的衍射角。
因此透镜的后焦面将出现依波长次序、谱线级数排列的各种颜色的谱线，称为光谱。
【实验仪器】分光计，光栅，汞灯，光学平行平板。
【实验内容与步骤】1.分光计的调节调节分光计总的要求是使平行光管发出平行光，望远镜接收平行光（即望远镜聚焦于无穷远），平行光管和望远镜的光轴与分光计的中心转轴垂直。
调节前应先进行粗调，即用眼睛估测，把载物平台、望远镜和平行光管尽量调成水平，然后再对各部分进行细调。
1) 调节望远镜①目镜的调焦。
目镜调焦的目的是使眼睛通过目镜能很清楚地看到目镜中分划板上的刻线。
先把目镜调焦手轮（11）旋出，然后一边旋进，一边从目镜中观察，直到分划板刻线成像清晰，再慢慢地旋出手轮，至目镜中的像清晰度将被破坏而未破坏时为止。
光栅常数测量的实验原理
光栅常数测量的实验原理
光栅常数测量是通过光的干涉现象来测量光栅的常数。
干涉现象是指当两束光相遇时，根据它们的波函数的叠加来产生干涉图样。
实验中，将光源照射到光栅上，光栅将光源发出的光分成多束光，并在屏幕上形成干涉条纹。
这里的光栅就起到了光的衍射元件的作用。
干涉条纹的形成主要是由光的相位差引起的。
光栅常数是指光栅上相邻两个透过光线的中心之间的距离，可以用来描述光栅的密度。
光栅常数的测量是通过测量干涉条纹的间距来实现的。
干涉条纹的间距与光栅的常数之间存在一定的关系。
在实验中，可以通过调整光源和屏幕的距离，改变光栅上的入射角，观察干涉条纹的变化。
根据干涉的原理，可以得到干涉条纹的间距与光栅常数之间的关系式。
通过测量干涉条纹的间距并代入关系式，就可以计算出光栅的常数。
需要注意的是，实际的实验中可能会受到一些误差的影响，如光源的稳定性、光栅表面的质量等。
为了提高测量精度，可以采用多次测量取平均值的方法，或者使用更精密的实验仪器进行测量。
光栅常数的测定实验报告
光栅常数的测定实验报告
实验目的，通过实验测定光栅的常数，掌握光栅的使用方法，加深对光学原理的理解。
实验仪器，光栅、单色光源、平行光管、读数显微镜、光电计。
实验原理：当平行光垂直入射到光栅上时，会产生衍射现象。
通过衍射公式可以得到光栅的常数：
dsinθ = mλ。
其中，d为光栅的常数，θ为衍射角，m为衍射级数，λ为入射光波长。
实验步骤：
1. 将光栅固定在平行光管上，使得入射光垂直照射到光栅上。
2. 调整光栅和单色光源的位置，使得光栅的主衍射级尽可能明亮。
3. 使用读数显微镜测量主衍射级的角度，并记录下来。
4. 用光电计测量入射光的波长，并记录下来。
实验数据：
1. 主衍射级的角度，θ = 30°。
2. 入射光的波长，λ = 600nm。
实验结果：
根据衍射公式，可以计算出光栅的常数：
d = mλ/sinθ = 1600nm/sin30° = 1200nm。
实验结论：
通过本次实验，我们成功测定了光栅的常数为1200nm。
实验结果与理论值基本吻合，表明实验操作和数据测量的准确性较高。
同时，通过本次实验，我们掌握了光栅的使用方法，并加深了对光学原理的理解。
实验总结：
本次实验通过测定光栅的常数，加深了我们对光学原理的理解，提高了实验操作和数据处理的能力。
同时，也让我们更加熟悉了光学实验仪器的使用方法，为以后的实验打下了良好的基础。
在今后的学习和实验中，我们将继续努力，不断提高实验操作的技能，加深对光学原理的理解，为今后的科研工作和实践应用打下坚实的基础。
光栅常数的测定
实验原理* 光栅常数：d=a+b
* 光栅方程：* 光栅光谱：不同波长的入射光，同级的衍射角会不同。
*光栅的色散本领：光栅把不同波长的同级主极大在空间分开程度
•角色散本领:•线色散本领: *光栅的色分辨本领：R=kN
可分辨的最小波长差δλ=λ/kN
sin d K θλ=±/D θδθδλ
=/l D l δδλ
=
平行光管：1.狭缝2.紧固螺钉3.平行光管26. 平行光管光轴水平螺钉27.仰角螺钉
望远镜的调节1：上图是阿贝自准直望远镜，是实验时作为
亮十字被光源照亮的十字
望远镜的调节3（垂直度调整采用二分之一
法）：
判断初始亮十字与黑准线上方叉丝的距离L,调整望远镜的高度调整螺钉12，使距离减小L/2；
调整载物台下的水平调整螺钉a （或b ）使距离再减小L/2，即亮十字与黑准线上方叉丝重合。
推动游标盘带动载物台上的平面镜旋转180o ,重复以上步骤，直到两面的亮十字都与黑准线上方叉丝重合为止
调好的亮叉丝位置
L
L/2L/2 b c a 载物台
载物台的水平调整螺钉平面镜的摆放位置
分光计的调节原理平行光管的调节：调整的目标是使平行光管的光轴垂直于仪器转轴。
即平行光管的光轴要与望远镜的光轴重合。
前后移动平行光管的狭缝，使其成像清晰，并与黑准线无视差；调节狭缝调节螺钉28，改变平行光管的狭缝宽度，使其成像细锐，此时平行光管出射平行光；
将狭缝旋转成水平位置，调节平行光管仰角螺钉27，使狭缝像对准黑准线的下方水平线。
将狭缝转回竖直方向，并与望远镜竖线重合。
这样平行光管的光轴与望远镜光轴平行，也就是说平行光管光轴也垂直于分光计转轴。
光栅常数的测定
光栅常数的测定1. 引言本文将探讨光栅常数的测定方法及其应用。
光栅常数是一种重要的光学参数，用于描述光栅的空间周期性特征。
在光学领域，光栅是一种能够分离光的光学元件，广泛应用于光谱仪、衍射仪等领域。
准确测定光栅常数对于研究光栅的性能、优化光学系统等具有重要意义。
1.1 光栅常数的定义光栅常数是指光栅单位长度内所包含的光栅线的总数。
通常用符号”g”表示，单位为线/毫米。
1.2 光栅的工作原理当平行入射的光通过光栅时，根据衍射定律，光线会发生衍射现象，形成亮暗的衍射条纹。
光栅常数决定了衍射条纹的间距，间接影响着衍射角度和衍射效果。
2. 光栅常数的测定方法2.1 光栅常数的直接测量法直接测量法是利用显微镜观察光栅上的刻线数目，并根据测得的线数和长度计算光栅常数。
具体步骤如下：1.使用显微镜观察光栅表面，调整焦距至清晰可见光栅刻线。
2.在显微镜的目镜和物镜上分别安装刻度尺，以便测量光栅刻线的长度。
3.使用刻度尺测量一段光栅刻线的长度，并记录下来。
4.继续观察并测量其他刻线的长度，直至覆盖整个光栅表面。
5.将测得的光栅刻线总长度除以光栅表面的总长度，即可得到光栅常数。
2.2 衍射法测量光栅常数衍射法是利用光栅衍射的特性来测量光栅常数。
常用的衍射法测量光栅常数的方法有：2.2.1 单缝衍射法单缝衍射法通过将单缝与光栅放在同一光路上，测量缝宽与衍射条纹之间的关系，从而计算出光栅常数。
具体步骤如下：1.将单缝和光栅放在同一光路上，调整光源、单缝和光栅的位置，使得衍射条纹清晰可见。
2.通过测量单缝的宽度和衍射条纹的角度，利用衍射定律计算出光栅常数。
2.2.2 双缝干涉法双缝干涉法利用双缝干涉仪的干涉现象来测量光栅常数。
具体步骤如下：1.调整双缝干涉仪的光路，使得干涉条纹清晰可见。
2.调节光栅与双缝干涉仪的相对位置，使光栅的衍射条纹与干涉条纹重合。
3.通过测量双缝的间距和衍射条纹的角度，利用干涉和衍射定律计算光栅常数。
光栅常数测量实验报告
光栅常数测量实验报告
实验报告
光栅常数测量实验报告
一、实验原理
光栅是由一些平行与彼此等距的透光条纹组成的规则光学元件。
在平行光照射下，光栅能够分拆来自单色光源的光线，产生色散
光谱。
根据衍射定律，光经过光栅后，在观察平面上呈现出干涉
条纹。
其中，干涉条纹的间隔与光栅常数d有关。
当光栅常数d
知道时，就可以通过干涉条纹的间隔来推算出光的波长。
二、实验器材
1. 光源
2. 垂直调节平台
3. 微调平台
4. 平反镜
5. 显微镜
6. 半透镜
7. 光栅
8. 移动架
三、实验步骤
1. 将光源放置在光栅的后方。
2. 调整光源的位置，使其绕光栅旋转。
3. 在幕玻璃上放置平反镜，将光线引到光栅透射处。
4. 调整光栅微调平台的高度，找到干涉条纹。
5. 移动光栅，调整干涉条纹的数量。
6. 测量干涉条纹的数量和光栅的长度。
7. 根据实验数据，计算光栅常数。
四、实验数据
1. 光栅长度：20mm
2. 干涉条纹数量：32
3. 选取的谱线：黄光
5. 实验结果
根据实验数据，计算得到光栅常数为0.625 mm。
光栅常数测量实验的结果比较准确，同时也能验证光栅分拆光线的原理。
利用干涉条纹的间隔可以推算光的波长，这对于无法直接测量光波长的情况下很有用。
在实验过程中，要注意光线的充分延伸和调整，以避免人为误差。
同时，记录和分析数据也是保证实验准确性的重要手段。
光栅常数测量技巧与方法
光栅常数测量技巧与方法在科学研究领域中，光栅常数的测量是非常重要的。
光栅常数是指光栅中单位长度内所包含的光栅线的数量，它对于光栅的性能和应用有着直接的影响。
因此，准确地测量光栅常数对于实验结果的可靠性和科学研究的进展具有至关重要的意义。
光栅常数的测量技巧有很多种，下面将介绍几种常见的方法。
一、干涉法干涉法是一种常用的测量光栅常数的方法，它基于光的干涉原理进行。
通过将光源发出的光经过光栅后，产生的干涉条纹来测量光栅常数。
该方法需要使用干涉仪器，如 Michelson 干涉仪或 Mach-Zehnder 干涉仪，将干涉条纹调至最佳状态，然后根据干涉条纹的间距计算出光栅常数。
干涉法测量的优点是精度高，适用于小尺寸的光栅。
二、摄影法摄影法是另一种常见的测量光栅常数的方法。
该方法利用摄影机将透过光栅的光线记录下来，然后通过对照片上的光栅条纹进行计算来得到光栅常数。
摄影法适用于大尺寸或者不规则形状的光栅，其准确性受到相机的分辨率和图像处理算法的影响。
三、散射法散射法是一种通过测量光经过光栅后的散射角度来计算光栅常数的方法。
该方法利用散射光的角度与光栅常数之间的关系进行测量，常用的散射方法有 X 射线散射、电子散射和中子散射等。
散射法测量的优点是适用于各种类型的光栅，并且可以进行非接触式测量，不会损坏样品。
除了上述的几种方法外，还有一些其他的测量光栅常数的技巧和方法，如利用红外光谱、拉曼光谱、激光干涉仪等。
这些方法各具特点，可以根据实验需求和设备条件选择合适的方法进行测量。
当然，在进行光栅常数测量的过程中，也需要注意一些实验中的技巧和注意事项。
首先，要选择适当的光源和检测仪器，以确保实验的准确性和可重复性。
其次，样品的准备和处理也是非常重要的，如保证光栅表面的清洁和光滑度，避免尘埃、污渍等干扰。
最后，数据处理和分析也是不可忽视的一部分，需要使用合适的算法和软件进行数据处理，并且进行误差分析和不确定度评定，以获得可靠的测量结果。
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分光计的调整
调整望远镜
调节目镜,看清叉丝
目
望远镜中的叉丝
镜
调节物镜,看清反光十字架
调节
目镜定 位螺丝
放置平 面镜
反光十字架
两个垂直度的调节:
仪器主轴和望远镜主轴及载物平台垂直
缝隙1
三个平台 调节螺丝
仪器主轴
望远镜高低 调节螺丝 粗调：调节望远
镜调节螺丝，使 缝隙1达2mm左 右；调节三个平 台调节螺丝，使 缝隙均匀。
分光计的构造原理
狭缝套 筒锁定
目镜套 筒锁定
狭缝宽 度调节
平行光管
载物台
望远镜
目镜调 焦手轮
平行光管 仰角调节
载物台 调平
望远镜仰 角调节
自准直望远镜（阿贝式）部分
目镜
分划板
物镜
反射像 分划线
目镜视场
平 面 镜
自准直望远镜光路图
分光计的调节
达到： 望远镜聚焦到无穷远，望远镜的光轴对准
仪器的中心转轴并与中心转轴垂直。 平行光管出射平行光，且光轴与望远镜的
（c）双面镜镜面平行于中心轴： 望远镜倾（仰）角太大无十字像或倾（仰）角微小有十字像，此时双面 镜旋转180°前后两次十字像高度不变。
（d）双面镜镜面平行于中心轴：望远镜光轴及双面镜法线均垂直于分光 计中心轴时，前后两次水平、望远镜俯仰调节的特例
平面镜两侧面的反射像同时位于
观察不到反射像的原因
目镜中观察到的叉丝和透光窗中绿色十字的像模糊。（转 动目镜调节鼓轮）
望远镜没有聚焦于无穷远。（松开目镜筒锁紧螺钉，前后 移动目镜筒 ）
平面反射镜的镜面与望远镜的光轴不垂直。
侧视
望远镜
（a）望远镜光轴垂直于中心轴：双面镜仰角太大无十字像或镜面微仰， 十字像偏高
b）望远镜光轴垂直于中心轴：双面镜倾角太大无十字像或镜面微倾，十 字像偏低
d
或
d 时，只需调节载物 盘的水平调节螺钉
平面镜两侧面的反射像分别位于
d
和
d 时，只需调节望远 镜的俯仰调节螺钉
载物盘水平、望远镜俯仰的各半调节
d
调节载物盘水平调节螺钉
d/2
调节望远镜俯仰调节螺钉
调节平行光管
平行光管由狭缝和准直透镜组成