大学物理实验— 光栅衍射实验

大学物理实验报告

专业班级学号姓名记分

光栅衍射实验（实验名称）

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，选择合适的参数以便于测量。

实验原理：d是光栅常数；θ是相对于光栅平面的入射角，φ是衍射角。入射光投射到光栅平面后，其反射光因单个槽面的衍射和缝间的干涉形成光谱，谱线位置可同样由光栅方程给出：

d (sinφK ± sinθ)= ±Kλ（2）

当入射光与衍射光在法线的不同侧时上式取负号，否则取正号。对于正入射，上式简化为：d sinφK = ±Kλ。

对于透射光栅和反射光栅，如果知道光栅常数d，通过测量衍射角φ，我们可以计算出光波长λ；反过来，已知光波长，通过测量衍射角，我们可以得到光栅常数d。

（自行调节所需空间）

实验装置与实验过程：

（包括照片）

数据记录：

（1）手机的屏幕分辨率为2310×1080

手机屏幕横向显示区域的宽度b=7cm

屏幕的每个显示单元的尺度为b/1080

屏幕作为光栅的光栅常数d=b/1080

测量水平方向上光斑的间距x=1.5cm

测量手机上的光入射点到衍射光斑中心点的距离L=120cm （2）测出±1级和±2级的衍射光斑之间的间距l2=25cm

光盘和墙面的距离为l1=29cm

数据处理及结果：

计算结果：衍射角φ = tanφ= x/L=0.0125

将测量结果代入公式d sinφ = λ

我们可以计算出激光波长λ=1.41×10-6cm

计算出衍射角：tanφ = l2/(2l1)

使用反三角函数才能得到φ的大小。

从公式d sinφK =λK即可得到光轨宽度d=3.57×10-6cm

（计算过程、结果、误差分析等）

实验体会或感想：

（1）通过实验了解了透射光栅和反射光栅的构成原理和区别

（2）学会了如何用手机估计出激光波长

思考题：

在斜入射的情况下，观察零级光斑时，可能会发现其附近存在较小的光斑，这也是一种干涉条纹。怎么解释这个现象？

正入射时单缝衍射的零级和缝间干涉的零级重合,斜入射时不重合，单缝衍射中央最大值的位置从没

有色散的零级光谱转移到其他有色散的光谱级上。