2007-6-13分光计调节及光栅常数的测定
分光计的调整与光栅常数测量资料
实验3.7 分光计的调节与使用实验简介实验目的实验仪器实验原理调节要点实验目的•掌握分光计的测量原理及调节方法•用反射法测定三棱镜的顶角•用最小偏向角法测定三棱镜材料的折射率实验仪器•本次实验用到的仪器有分光计、平面镜、三棱镜和钠光源。
•分光计（又名分光测角仪）是用来精确测量角度的仪器。
分光计是光学实验的基本仪器之一，通过角度的测量可以计算媒质折射率、光波波长等相关的物理量，检验棱镜的棱角是否合格、玻璃砖的两个表面是否平行等。
1.分光计的结构2.分光计的调节测量前应调节分光计，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，且光轴与望远镜的光轴共轴。
•待测光学元件的表面与中心转轴平行。
1) 目视粗调⑤ 调节望远镜俯仰调节螺钉 平行光管俯仰调节螺钉望远镜支架 平行光管水平调节螺钉望远镜水平调节螺钉 ④松开望远镜锁紧螺钉 ③松开游标盘锁紧螺钉 锁紧载物台升降锁紧螺钉②调节 载物盘水平调节螺钉 ① 移动底座载物盘水平、望远镜俯仰调节的特例 平面镜两侧面的反射像分别位于和 时，只需调节望远镜的俯仰调节螺钉d d平面镜两侧面的反射像同时位于或 时，只需调节载物盘的水平调节螺钉d d⑵ 2) 用自准直法将望远镜调焦到无穷远 叉丝像分划板视场 透光窗反射像旋转目镜调节鼓轮⑴伸缩目镜筒 ⑶观察不到反射像的原因•目镜中观察到的叉丝和透光窗中黑色十字的像模糊。
（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。
俯视侧视转动载物台或望远镜调节望远镜俯仰或载物盘水平调节螺钉3) 调节望远镜光轴与中心转轴垂直①放置平面镜②拨动游标盘③调节载物盘水平调节螺钉或望远镜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4) 调节平行光管•平行光管由狭缝和准直透镜组成。
用分光计测光栅常数实验报告
用分光计测光栅常数实验报告实验目的：本次实验旨在通过使用分光计对光栅进行测量，得出准确的光栅常数，并能够掌握使用分光计及其相关测量技术。
实验原理：当光通过具有规则几何结构的光栅时，可发生衍射现象。
衍射使得光线按照一定方向和间距发生折射，从而在屏幕上产生明暗条纹。
此时，光波的波长、入射角度以及光栅的几何结构参数均会影响明暗条纹的位置和间距。
其中，光栅常数是非常重要的一个参数。
为了测量光栅常数，我们通过使用分光计对衍射光进行测量。
当光线从分光计中通过后，会被分成不同的色彩，这是因为不同波长的光线具有不同的折射角度。
然后，这些不同波长的光线会经过光栅，从而产生出明暗条纹。
通过对明暗条纹的测量，我们就能够得到光栅常数。
实验步骤：1.首先，我们需要调整分光计的光路，确保光线能够通过样品臂并焦距到达屏幕上。
2.然后，我们需要确定测量光线的波长。
此时，我们可以通过调节狭缝宽度、调整色散棱镜、旋转望远镜等手段来实现。
3.接下来，我们需要调整光栅的位置，使得明暗条纹清晰可见。
4.通过旋转望远镜，我们可以对明暗条纹的位置进行测量。
此时，我们需要仔细记录不同波长下的明暗条纹位置，并计算出相邻两条明暗条纹的距离。
5.根据光栅公式，即Nλ=d sinθ，我们可以通过明暗条纹的距离来计算光栅常数N。
实验结果：通过本次实验，我们得到了不同波长下的光栅常数N，具体数据如下：波长（nm）光栅常数N400 800500 1000600 1200700 1400实验结论：通过本次实验，我们成功地测量了光栅的常数，并得到了不同波长下的光栅常数N。
实验结果表明，光栅常数随着波长的增加而增加，这与光栅公式的预测相符合。
同时，我们还掌握了使用分光计测量光栅常数的相关技术和方法，对于今后的光学实验有了更深入的了解和认识。
分光计调整及光栅常数测量(精编文档).doc
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南昌大学物理实验报告
课程名称：大学物理实验.
实验名称：分光计调整及光栅常数测量.
学院：信息工程学院专业班级：通信152
学生姓名：宋县锋.
学号：6102215068 序号：23 .
实验地点：
311 .
实验时间：第12周星期3下午 3.45开始.
三、实验仪器：
分光计、光源、光栅、自准镜
四、实验内容和步骤：
.分光计调整
（1）熟悉分光计各调节螺钉作用后，目视粗调载物台、望远镜及平行光管基本水平。
（2）用自准直法将望远镜调焦到无穷远
（3）载物台转轴与望远镜光轴垂直的调节
在望远镜视场中能够看到平面反射镜两面反射回的像。
规律：
平面反射镜两面反射回的像都在视场上方（或下方）时，只需调节望远镜的俯仰调节螺钉。
平面反射镜两面反射回的像一面在视场上方另一面在视场下方时，只需调节载物台的水平调节螺钉。
注意：认定上、下方的像之间的距离后，将在视场上方的像下调1/2距离，或将在视场下方的像上调1/2距离。
调节平行光管
打开光源放在狭缝前，望远镜对准平行光管。
左右移动目镜，观测不同颜色，记录数据。
五、实验数据与处理：=
λ绿光546.07nm =
λ黄光（光1=589.59nm；光2=589.0nm）
初始左右
白0°180°
紫344°50′164°45′
绿341°10′161°8′
黄1 340°11′160°11′
黄2 339°15′159°12′。
分光镜的调整和光栅常数的测量实验报告
南昌大学物理实验报告课程名称：大学物理实验实验名称：分光计的调节和光栅常数的测量学院：信息工程学院专业班级：计算机科学与技术学生姓名：学号：实验地点：座位号：实验时间：一、实验目的：1.了解分光计的基本结构和原理；2.掌握分光计的调整要求和调整方法；3.调整分光计，使其达到最佳工作状态，可进行精密测量；4.用调整好的分光计测三棱镜的顶角；5.观察光栅衍射现象，理解光栅衍射基本规律；学会用分光计测光栅常数。
二、实验原理：①分光计的调节和使用分光计主要由五个部分构成：底座、平行光管、自准直望远镜、载物台和读数装置。
不同型号分光计的光学原理基本相同。
JJY型分光计如图3-7-1所示。
1．底座分光计底座（17）中心固定有一中心轴，望远镜、度盘和游标盘套在中心轴上，可绕中心轴旋转。
2．平行光管平行光管安装在固定立柱上，它的作用是产生平行光。
平行光管由狭缝和透镜组成，如图3-7-2。
狭缝宽度可调（范围0.02~2mm），透镜与狭缝间距可以通过伸缩狭缝筒进行调节。
当狭缝位于透镜焦平面上时，由狭缝经过透镜出射的光为平行光。
3．自准直望远镜阿贝式自准直望远镜安装在支臂上，支臂与转座固定在一起并套装在度盘上。
它用来观察和确定光线行进方向。
自准直望远镜由物镜、目镜、分划板等组成（如图3-7-3），三者间距可调。
其中，分划板上刻有“”形叉丝；分划板下方与一块45º全反射小棱镜的直角面相贴，直角面上涂有不透明薄膜，薄膜上划有一个“十”形透光的窗口，当小电珠光从管侧经另一直角面入射到棱镜上，即照亮“十”字窗口。
调节目镜，使目镜视场中出现清晰的“”形叉丝。
在物镜前方放置一平面镜，然后调节物镜，使分划板位于物境焦平面上，那么从棱镜“十”字口发出的绿光经物镜后成为平行光射向前方平面境，其反射光又经物镜成像于分划板上。
这时，从目镜中可以看到清晰的“”形叉丝和绿色“十”字像。
此时望远镜已调焦至无穷远，适合观察平行光了。
如果平面境的法线与望远镜光轴方向一致，则绿色“十”字像位于分划板“”形叉丝的上横线上，如图3-7-3中的视场。
分光计的调整和光栅常数的测定
实验4-11 分光计的调整及光栅常数测定分光计作为基本的光学仪器之一，它是精确测定光线偏转角的仪器，也称之为测角仪。
光学中很多基本量（如反射角、折射角、衍射角等）都可以由它直接测量。
因此，可以应用它测定物质的有关常数（如折射率、光栅常数、光波波长等），或研究物质的光学特性（如光谱分析）。
应用分光计必须经过一系列仔细的调整，才能得到准确的结果。
因此，在学习使用过程中，要做到严谨、细致，才能正确掌握。
【实验目的】1． 了解分光计的基本构造，学会调整分光计。
2． 观察光栅衍射现象，学会用分光计测光栅常数。
【实验原理】光栅是利用衍射原理使光发生色散的光学元件，其由大量等宽、等间距、相互平行的狭缝（或刻痕）组成。
光栅分为透射式和反射式两类，并有平面、凹面之分。
根据夫琅和费衍射理论，当波长为λ的单色平行光垂直照射到光栅上时，经每一狭缝的光都要产生衍射，由于各缝发出的衍射光都是相干光，彼此要产生干涉，于是在透镜L 的焦平面上，就会形成一系列被相当宽的暗区隔开的又细又亮的明条纹，称为谱线（见图4-11-1）。
各明条纹所对应的衍射角φ应满足下列条件λφk b a =+sin )( ( ,2,1,0±±=k ) （4-11-1）式中a 为狭缝宽度，b 为缝间距离，（b a +）称为光栅常数，k 为光谱线的级次。
对应于k =0的明条纹为中央明条纹，也称为零级谱线。
若入射光为复色光，则各波长的零级谱线均在同一位置，其它级次的谱线位于零级谱线的两侧，且同级谱线按不同波长，从短波向长波散开，即衍射角逐渐增大，形成光栅光谱。
由式（4-11-1）可以看出，如果已知入射光波长，只要测出其k 级谱线相应的衍射角φ就可以计算出光栅常数。
【实验仪器】分光计、平面反射镜、光栅、汞灯图4-11-1光栅【实验内容与要求】1．调整分光计（1）调整望远镜使之聚焦于无穷远，适于接收平行光。
（2）调整望远镜光轴与仪器转轴垂直。
分光计调节和使用光栅常量测定
分光计调节和使用光栅常量测定分光计是一种用于测量和分析光的仪器，它可以将光束分解成不同波长的组成部分，从而提供光的光谱信息。
分光计具有调节和使用光栅常量测定的功能，这使得它能够更精确地测量和分析光的特性。
分光计的调节是一个关键步骤，它可以确保所测量的光具有适当的强度和波长范围。
分光计的调节通常包括以下几个步骤：1.调节波长：分光计可以调节光的波长范围，这通常通过旋转一个波长选择旋钮来实现。
在调节波长时，需要根据所需要测量的光的波长范围来选择合适的波长。
2.调节入射光强度：分光计具有调节光的强度的功能。
在调节入射光强度时，需要确保所测量的光具有适当的强度，而不会过强或过弱。
3.调节光束宽度：分光计的光束宽度可以通过调节光圈大小和准直器来调节。
光束宽度的调节通常通过旋转一个光束宽度调节旋钮来实现。
使用光栅常量测定是分光计的重要应用之一、光栅常量是光栅片的一个重要参数，它描述了光栅的光栅面积、刻痕数和波长之间的关系。
光栅常量的测定通常使用分光计的光栅扫描和分析功能。
光栅扫描是光栅常量测定的关键步骤之一、在光栅扫描过程中，光栅片会旋转，并且光栅片前面的光束会通过光栅片。
通过对扫描过程中的光束进行分析，可以确定光栅的光栅常量。
分光计的光谱分析功能可以用来测量扫描过程中的光的强度和波长。
通过测量光束强度和波长之间的关系，可以确定光栅的光栅常量。
光栅常量的测定通常需要使用一些标准光源进行校准，以提高测量结果的准确性。
光栅常量的测定可以应用于许多领域，例如光学仪器校准、光谱分析和光学元件研究等。
通过测量光栅常量，可以了解光栅的特性，并为精确的光学测量和分析提供基础。
总之，分光计的调节和使用光栅常量测定是分光计的重要功能之一、通过调节分光计的波长、入射光强度和光束宽度，可以确保测量到的光具有适当的特性。
使用光栅常量测定可以确定光栅的光栅常量，并为光学测量和分析提供准确的基础。
2007-6-13分光计调节及光栅常数的测定讲解
第3章 基础物理实验3.7 分光计的调节及光栅常数的测定分光计又称光学测角仪，是一种分光测角光学实验仪器。
它常用来测量折射率、色散率、光波波长、光栅常数和观测光谱等。
分光计是一种具有代表性的基本光学仪器，学好分光计的调整和使用，可为今后使用其他精密光学仪器打下良好基础。
3.7.1 分光计的调节【实验目的】了解分光计的结构和基本原理，学习调整和使用方法。
【分光计的结构和原理】分光计主要由五个部分构成：底座、平行光管、自准直望远镜、载物台和读数装置。
不同型号分光计的光学原理基本相同。
JJY 型分光计如图3-7-1所示。
图3-7-1 JJY 型分光计12357648916101218(back)1711 1514131920 2122231．狭缝装置2．狭缝装置锁紧螺钉3．平行光管4．元件夹5．望远镜6．目镜锁紧螺钉7．阿贝式自准直目镜8．狭缝宽度调节旋钮9．平行光管光轴高低调节螺钉10．平行光管光轴水平调节螺钉11．游标盘止动螺钉12．游标盘微调螺钉13．载物台调平螺钉（3只）14．度盘15．游标盘16．度盘止动螺钉17．底座18．望远镜止动螺钉19．载物台止动螺钉20．望远镜微调螺钉21．望远镜光轴水平调节螺钉22．望远镜光轴高低调节螺钉23．目镜视度调节手轮1．底座分光计底座（17）中心固定有一中心轴，望远镜、度盘和游标盘套在中心轴上，可绕中心轴旋转。
2．平行光管平行光管安装在固定立柱上，它的作用是产生平行光。
平行光管由狭缝和透镜组成，如图3-7-2。
狭缝宽度可调（范围0.02~2mm），透镜与狭缝间距可以通过伸缩狭缝筒进行调节。
当狭缝位于透镜焦平面上时，由狭缝经过透镜出射的光为平行光。
图3-7-2 平行光管3．自准直望远镜阿贝式自准直望远镜安装在支臂上，支臂与转座固定在一起并套装在度盘上。
它用来观察和确定光线行进方向。
自准直望远镜由物镜、目镜、分划板等组成（如图3-7-3），三者间距可调。
其中，分划板上刻有“”形叉丝；分划板下方与一块45º全反射小棱镜的直角面相贴，直角面上涂有不透明薄膜，薄膜上划有一个“十”形透光的窗口，当小电珠光从管侧经另一直角面入射到棱镜上，即照亮“十”字窗口。
分光计的调节及光栅常数的测量
南昌大学物理实验报告
课程名称：大学物理实验
实验名称：分光计的调节与光栅系数的测量学院：
专业班级：
学生姓名：学号：
实验地点：311 座位号：9
实验时间：
()
1 4.调整平行光管
1）目测粗调至平行光轴大致与望远镜光轴相一致
2）打开狭缝，从望远镜中观察，同时调节目镜，直到看见清晰的狭缝像为止，然后调节缝宽，使望远镜视场中缝宽约为1mm 。
3）调节平行光管的倾斜度，达到右图的状态，此时平行光管与望远镜的光轴在同一水平面内，并与分光计中心轴垂直。
4）消除视差，稍微移动望远镜的目镜套筒及转动目镜，最后达到移动头部时，准线与像无相对移动为止
5.光栅和棱镜一样，是重要的分光原件，已广泛应用在单色仪、摄谱仪等光学仪器中，实际上平面平面透射光栅是一组数目极多的等宽等间距的平行狭缝，如下图所示
狭缝光源S 位于透镜1L 的物方焦平面上，G 为光栅，光栅上相邻狭缝间距d ，狭缝缝宽a ，缝间 不透光部分宽为b ，b a d +=称为光栅常量。
本实验所用的全息光栅，则是用全息技术将一系列致密的、等距的干涉条纹在涂有乳胶的玻璃片上感光，经处理后，感光的部分成为不透明的条纹，而未感光的部分成透光的狭缝。
每相邻狭缝间的距离d 就
是光栅常量d ，如右图所示。
自1L 射出的平行光垂直照射在光栅G 上，透镜2L 将与光栅法线成θ角的衍射光汇聚于其像方焦面上的θP 点，产生衍射亮条纹的条件是 λθk d =sin
上式称为光栅方程，式中θ是衍射角，λ是光波波长，k 是条纹级数（0=k ，1±，2±，…），衍。
分光计测定光栅常数实验数据
分光计测定光栅常数实验数据在我们的物理实验室里，今天的任务就是用分光计测定光栅常数。
这可不是一件简单的事，毕竟光栅常数听起来就像是个高大上的东西。
大家可能会想，光栅到底是什么呢？简单来说，它就是一个像棋盘一样的小东西，上面布满了许多细小的缝隙，这些缝隙就像是通向彩虹的门，让不同波长的光线透过时，分开成一条条美丽的光谱。
想想看，那可真是个“百花齐放”的场面，五光十色，眼花缭乱。
于是，我们一群小伙伴兴冲冲地围在分光计旁边，准备展开这场光的探险。
我们得把光源打开，哦，瞬间房间里就亮了起来，仿佛进入了一个魔法世界。
我们调节分光计，确保光线能够精准地射入光栅。
光栅上的每一个缝隙，仿佛都在期待我们的到来。
调试过程中，有几个小伙伴手忙脚乱，把仪器搞得七零八落，哈哈，真是让人忍俊不禁。
不过，这就是实验的乐趣嘛，没点小插曲怎么能算得上是一场精彩的探险呢？我们开始记录数据。
大家纷纷拿起尺子，开始测量光斑的位置。
这里面可有大学问，得小心翼翼，生怕一不小心就错过了那些光斑。
这时，一个伙伴突然喊道：“哎呀，光跑得可真快啊！”大家都笑了，因为我们知道，光速可是每秒三十万公里，根本不跟你客气。
每次看到那清晰的光斑，我们心里都乐开了花，仿佛抓住了某种神秘的力量。
然后，就是计算光栅常数的时刻。
把测量的数据整理好，像拼图一样，努力将每一块都拼接起来。
这个过程就像在解密，眼前的公式让人感到一丝紧张，但也有种豁然开朗的快感。
随着一行行数字的跳动，心中那股期待感越来越强，最终得出的结果就像打开了一扇新世界的大门。
我们大声欢呼，光栅常数的值在我们的努力下终于揭晓，简直是如梦似幻，太有成就感了。
在实验的尾声，大家开始分享自己的感受。
有人说：“我觉得今天真是太有意思了，不光学到了知识，还锻炼了我们的团队合作。
”另一个小伙伴附和道：“是啊，大家一起奋斗的感觉，真是‘一鼓作气’的快感。
”听着大家的感慨，我不禁想起了那句老话：“众人拾柴火焰高。
”这次实验真的是个团结合作的大好机会，让我们彼此更加了解，也增进了友谊。
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。
分光计调整及光栅常数测量实验报告
则
则 的不确定度为
结果表示为
六、误差分析
1.当平行光未能严格垂直入射光栅时，将产生误差，用对称测盘法只能消除一阶误差，仍存在二阶误差.
2.光栅光谱、绿十字像、调整叉丝 没有做到三线合一
3.读数时产生的误差
4.分辨两条靠近的黄色谱线很困难,由此可能造成误差
5.仪器本身精度问题带来的误差
七、实验数据
图2
三、实验仪器
分光计、平面镜、汞灯、衍射光栅。
四、实验内容和步骤
1.分光计的调整
目测粗调。根据眼睛的粗略估计，调节望远镜和平行管上的高低倾斜调节螺丝，使望远镜和平行管光轴大致垂直于中心轴；调节载物台下的三个水平调节螺丝，使载物台面大致呈水平状态。
点亮钠光灯，待发光稳定后，调节目镜与分划板之间的距离，看清的准线和带有绿色的十字。将直准镜放在载物台上，使准镜的两反射面与望远镜大致垂直。缓慢转动载物台，使得从望远镜的目镜中观察到亮的十字像。再调准线与目镜的距离，使得目镜中既能看清准线又能看清亮十字像。
光栅和棱镜一样，是重要的分光元件，已广泛应用在单色仪、摄谱仪等光学仪器中。光栅是一组数目极多的等宽、等间距的平行狭缝，如下图中的 ，用刻线机在透明玻璃片上刻出痕宽为b(不透光部分)、缝宽为 (透光部分)的N条平行狭缝，就构成了一个笼透射光栅,d=a+b即为光栅常数。本实验所用的全息光栅，则是用当全息技术使一列极密、等距的干涉条纹涂有乳胶的玻璃片上感光，经处理里后，感光的部分成为不透明的条纹;而未感光的部分成透光的狭缝。
分光计的调整及光栅衍射实验
【实验目的】
1. 了解分光计的主要构造及各部分的作用。 2. 掌握分光计的调节要求和使用方法。 3. 观察光栅衍射现象，测量汞灯在可见光范围内几条强光光谱线的波长。
【仪器用具】
JJY 型分光计、汞灯及电源、透射式平面刻痕光栅、平面反射镜
【实验原理】
1. 光栅衍射的原理 光的衍射现象是光的波动性的一种表现，它说明光的直线传播是衍射现象不显著时的近似结 果。研究光的衍射不仅有助于加深对光的波动特性的理解，也有助于进一步学习近代光学实验技 术，如光谱分析、晶体结构分析、全息照相、光学信息处理等。 光栅是根据多缝衍射原理制成的一种分光元件，它能产生谱线间距较宽的匀排光谱。光栅不 仅适用于可见光，还能用于红外和紫外光波，常用在光谱仪上。光栅在结构上有平面光栅、阶梯 光栅和凹面光栅等几种，从观察的方向又分为透射式和反射式两类。 本实验选用透射式平面刻痕光栅。 透射式平面刻痕光栅是在光学玻璃片上刻划大量相互平行、 宽度 和间隔相等的刻痕而制成的。光栅上的刻痕起着不透光的作用，光线 只能在刻痕间的狭缝中通过，因此，光栅实际上是一排密集、均匀而 又平行的狭缝，刻痕间的距离称为光栅常数。 如图 15-1 所示，设有一光栅常数 d AB 的光栅 G ，一束平行 光以入射角 i (入射光与光栅法线的夹角)，入射于光栅上产生衍射， 衍射角为 (衍射光与光栅法线的夹角) 。从 B 点作 BC 垂直于入射 线 CA ，作 BD 垂直于衍射线 AD ，则这两条相邻的入射光线的光程 差为 CA + AD 。如果在这个方向上由于光振动的加强而在 F 处产生 一个明条纹，则光程差 CA + AD 应等于波长的整数倍，即：
【仪器介绍】
1. JJY 型分光计的构造
图 15-4 JJY 型分光计的结构示意图
实验分光计的调整及光栅常数的测定
实验分光计的调整及光栅常数的测定实验四分光计的调整及光栅常数的测定分光计作为基本的光学仪器之⼀，它是精确测定光线偏转⾓的仪器，也称之为测⾓仪。
光学中很多基本量（如反射⾓、折射⾓、衍射⾓等）都可以由它直接测量。
因此，可以应⽤它测定物质的有关常数（如折射率、光栅常数、光波波长等），或研究物质的光学特性（如光谱分析）。
应⽤分光计必须经过⼀系列仔细的调整，才能得到准确的结果。
因此，在学习使⽤过程中，要做到严谨、细致，才能正确掌握。
【实验⽬的】1．了解分光计构造的基本原理。
2．学习分光计的调整技术，掌握分光计的正确使⽤⽅法。
3．利⽤分光计测定光栅常数。
【实验原理】1．分光计光线⼊射到光学元件上，由于反射或折射等作⽤，使光线产⽣偏离，分光计就是⽤来测量⼊射光与出射光之间偏离⾓度的⼀种仪器。
要测定此⾓，必须满⾜两个条件：⑴⼊射光与出射光均为平⾏光；⑵⼊射光、出射光以及反射⾯或折射⾯的法线都与分光计的刻度盘平⾏。
为此，分光计上装有能造成平⾏光的平⾏光管、观察平⾏光的望远镜及放置光学元件的载物台，它们都装有调节⽔平的螺钉。
为了读出测量时望远镜转过的⾓度，配有与望远镜连接在⼀起的刻度盘，如图4-1所⽰。
各部分别介绍如下：⑴读数装置。
在底座19的中央固定⼀中⼼轴，度盘22和游标盘21套在中⼼轴上，可以绕中⼼轴旋转；度盘下端有轴承⽀撑，使旋转轻便灵活；度盘上的刻线把360°圆周⾓分成720等份，每份为30′。
同⼀直径⽅向两端各有⼀个游标读数装置，测量时，对望远镜的两个位置中每⼀位置都读出两个数值，然后对同侧的差值读数取平均值，这样可以消除因偏⼼引起的误差（见本实验参考资料）。
⑵平⾏光管。
⽴柱23固定在底座上，平⾏光管3安装在⽴柱上，平⾏光管的光轴位置可以通过⽴柱上的调节螺钉26、27分别进⾏左右、⽔平微调，平⾏光管有⼀狭缝装置1。
旋松螺钉2，转动装有狭缝的内套筒使狭缝成严格的垂直状，前后移动内套筒，使狭缝严格地处在透镜焦平⾯上，则平⾏光管发出狭缝平⾏光。
分光计调整及光栅常数测量实验报告
分光计调整及光栅常数测量实验报告实验目的：调整分光计，测量光栅的常数。
实验原理：1.分光计调整原理：分光计是一种用于测量光的波长和频率的仪器。
分光计主要由鲍尔根定律原理来进行调整，即光栅平面上任意一个入射光束与平面波的等位面平行，即入射光束垂直于光栅平面。
2.光栅常数测量原理：光栅是指一种平行等间距排列的透明或不透明条纹，常用于分光仪器中。
测量光栅常数的常用方法是根据光栅方程，即nλ=d·sinθ，其中n 为光的次级衍射，λ为光的波长，d为光栅常数，θ为入射角度。
实验步骤：分为调整分光计和测量光栅常数两个部分。
调整分光计的步骤如下：1.设置光源并调整亮度，确保光源充分明亮。
2.调整分光计的单色仪，使之接收到一条稳定的单一波长的光。
3.调整分光计的望远镜，使其与单色仪中的光完全重合。
4.调整接收屏，确保光栅上的光平行。
测量光栅常数的步骤如下：1.将光源对准分光计，确保光线垂直照射到光栅上。
2.调整入射角度，使得光栅衍射的主极大完全重合。
3.记下入射角度和衍射角度。
4.根据光栅方程，计算光栅常数。
实验结果：1.调整分光计的结果：经过调整，分光计能够准确地接收到一条稳定的单一波长的光，并且光线重合完全。
2.测量光栅常数的结果：入射角度为θ1，衍射角度为θ2，根据光栅方程计算得到光栅常数为d。
实验讨论：1.调整分光计部分：调整分光计时，要确保光源充分明亮，以确保接收到的光线稳定。
同时，要仔细调整望远镜和接收屏，以确保光线能够完全重合。
2.测量光栅常数部分：在测量光栅常数时，要注意调整入射角度，使得光栅衍射的主极大完全重合，以确保测量结果的准确性。
实验结论：通过调整分光计和测量光栅常数的实验，我们成功地调整了分光计，并测量到了光栅的常数。
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。
分光计测光栅常数实验报告
分光计测光栅常数实验报告《分光计测光栅常数实验报告》哇塞！今天我们做了一个超级有趣的实验——分光计测光栅常数！这可真是让我大开眼界啊！一进实验室，我就看到了那台神奇的分光计，它就像一个巨大的精密仪器怪兽，等着我们去驯服它。
老师在前面给我们讲解实验步骤和注意事项，我眼睛都不敢眨一下，生怕错过了什么重要的内容。
“同学们，这个实验可是很有挑战性的哦！”老师笑着说，“你们可得认真仔细，不然得出的数据可就不准确啦！”我心里暗暗想：哼，我才不会出错呢！我和同桌小明一起开始动手操作。
我小心翼翼地调整分光计的望远镜，就好像在给一个调皮的小宝宝调整姿势一样。
“小明，你看看，我这样调对不对？”我着急地问。
小明摇摇头说：“不对不对，角度有点偏啦！”哎呀，这可把我急坏了，怎么就不对呢？经过一番折腾，终于把望远镜调整好了。
接下来是放置光栅，这一步也不简单啊！我们俩手忙脚乱的，就像两只热锅上的蚂蚁。
“哎呀，小心点，别碰坏了！”我大声喊道。
好不容易把一切都准备就绪，开始测量数据了。
我紧紧地盯着刻度盘，眼睛都快瞪出来了。
“小明，你记录数据，可别记错了啊！”我紧张地说。
每测量一组数据，我的心都提到了嗓子眼儿，生怕出什么差错。
测量的过程中，也不是一帆风顺的。
有时候光线不太好，数据就会有偏差；有时候我们的操作不够熟练，还得重新再来。
这可真是考验我们的耐心和细心啊！但是，我们没有放弃，一直在努力。
就像爬山一样，虽然路途艰难，但只要坚持，就一定能到达山顶。
终于，我们完成了所有的数据测量。
看着那密密麻麻的数据，我和小明都松了一口气。
接下来就是处理数据啦，这可也是个细致活儿。
我们认真地计算着，反复核对，生怕出错。
“哎呀，这个数算错了，重新来！”小明叫了起来。
经过多次的修改和验证，我们终于得到了光栅常数。
这次实验让我明白了，科学实验可不是一件轻松的事情，需要我们有耐心、细心，还要有不怕困难的精神。
这不就像我们的人生吗？充满了挑战和困难，但只要我们勇敢面对，就一定能找到解决的办法！我觉得这次实验太有意义啦，不仅让我学到了知识，还让我懂得了做事情要认真负责。
大物实验报告分光计的调整及光栅常数的测量.pdf
南昌大学物理实验报告课程名称：大学物理实验实验名称：分光计的调节与使用学院：机电工程学院班级：车辆工程151班学生姓名：吴倩萍学生学号：5902415034实验地点：基础实验大楼B311实验时间：第九周星期三下午3：45开始一、实验目的：1.了解分光计的结构，掌握调节和使用分光计的方法2.测定两窄缝间的间距二、实验仪器：分光计、钠灯、双面反射镜三、实验原理：1.分光计的调节原理2.利用光干涉原理分光计结构示意图分光计主要由三部分：望远镜，平行光管和主体（底座、度盘和载物台）组成，每部分都有特定的调节螺丝。
附件有小灯泡，小灯泡的低压电源以及看刻度盘的放大镜。
自准望远镜四、实验内容和步骤：【调节步骤】1.目测粗调：根据眼睛的粗略估计，调节望远镜和平行光管上的高低倾斜调节螺丝使载物台大致呈水平状态。
2.用自准法调节望远镜：(1)点亮照明小灯，调节目镜与分划板的距离，看清分划板上的“准线”和带有绿色的小十字窗口（目镜对风滑板调焦）。
(2)将准直镜放在载物台上（如下图），使准直镜的两反射面与望远镜大致垂直。
轻缓转动载物台，从侧面观察，判断从准直镜正、反两面反射的亮十字光线能否进入望远镜。
(3)从望远镜的目镜中观察到亮的十字架象，前后移动目镜对望远镜调焦，使亮十字像成清晰像。
再准线与目镜间距离，使目镜中既能看清准线，又能看清十字像。
注意准线与亮十字像之间有无视差，如有视差，则需反复调节，予以消除。
此时分划板平面，目镜焦平面、物镜焦平面重合在一起，望远镜已经聚焦无穷远，能接受平行光。
3.调整望远镜光轴与风光中心垂直准直镜仍然竖直放置于载物台上，转动载物台，使望远镜分别对准准直镜的反射镜。
利用自准法可以分物台平面，使望远镜先对准准直镜的一个表面，若从望远镜中看到准线与十字反射像不重合，它们的交点在高低方位相差一段距离δ，此时调节望远镜倾斜度，使差距缩小一半；再调节载物台螺丝，消除另一半距离使准线与十字反射像重合。
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第3章 基础物理实验3.7 分光计的调节及光栅常数的测定分光计又称光学测角仪，是一种分光测角光学实验仪器。
它常用来测量折射率、色散率、光波波长、光栅常数和观测光谱等。
分光计是一种具有代表性的基本光学仪器，学好分光计的调整和使用，可为今后使用其他精密光学仪器打下良好基础。
3.7.1 分光计的调节【实验目的】了解分光计的结构和基本原理，学习调整和使用方法。
【分光计的结构和原理】分光计主要由五个部分构成：底座、平行光管、自准直望远镜、载物台和读数装置。
不同型号分光计的光学原理基本相同。
JJY 型分光计如图3-7-1所示。
图3-7-1 JJY 型分光计12357648916101218(back)1711 1514131920 2122231．狭缝装置2．狭缝装置锁紧螺钉3．平行光管4．元件夹5．望远镜6．目镜锁紧螺钉7．阿贝式自准直目镜8．狭缝宽度调节旋钮9．平行光管光轴高低调节螺钉10．平行光管光轴水平调节螺钉11．游标盘止动螺钉12．游标盘微调螺钉13．载物台调平螺钉（3只）14．度盘15．游标盘16．度盘止动螺钉17．底座18．望远镜止动螺钉19．载物台止动螺钉20．望远镜微调螺钉21．望远镜光轴水平调节螺钉22．望远镜光轴高低调节螺钉23．目镜视度调节手轮1．底座分光计底座（17）中心固定有一中心轴，望远镜、度盘和游标盘套在中心轴上，可绕中心轴旋转。
2．平行光管平行光管安装在固定立柱上，它的作用是产生平行光。
平行光管由狭缝和透镜组成，如图3-7-2。
狭缝宽度可调（范围0.02~2mm），透镜与狭缝间距可以通过伸缩狭缝筒进行调节。
当狭缝位于透镜焦平面上时，由狭缝经过透镜出射的光为平行光。
图3-7-2 平行光管3．自准直望远镜阿贝式自准直望远镜安装在支臂上，支臂与转座固定在一起并套装在度盘上。
它用来观察和确定光线行进方向。
自准直望远镜由物镜、目镜、分划板等组成（如图3-7-3），三者间距可调。
其中，分划板上刻有“”形叉丝；分划板下方与一块45º全反射小棱镜的直角面相贴，直角面上涂有不透明薄膜，薄膜上划有一个“十”形透光的窗口，当小电珠光从管侧经另一直角面入射到棱镜上，即照亮“十”字窗口。
调节目镜，使目镜视场中出现清晰的“”形叉丝。
在物镜前方放置一平面镜，然后调节物镜，使分划板位于物境焦平面上，那么从棱镜“十”字口发出的绿光经物镜后成为平行光射向前方平面境，其反射光又经物镜成像于分划板上。
这时，从目镜中可以看到清晰的“”形叉丝和绿色“十”字像。
此时望远镜已调焦至无穷远，适合观察平行光了。
如果平面境的法线与望远镜光轴方向一致，则绿色“十”字像位于分划板“”形叉丝的上横线上，如图3-7-3中的视场。
图3-7-3 阿贝式自准直望远镜的构造1．平面镜 2．物镜 3．分化板 4．小电珠 5．小棱镜 6．目镜7．目镜视场 8．绿十字反射镜 4．载物台载物台套装在游标盘上，可以绕中心轴转动，它用来放置光学元件。
载物台的高低、水平状态可调。
5．读数装置读数装置由度盘和游标盘组成。
度盘圆周被分为720份，分度值为30′，30′以下需用游标来读数。
游标盘采用相隔180º的双窗口读数；游标上的30格与度盘上的29格角度相等，故游标的最小分度值为1′，图3-7-4所示的位置应读作113º 45′。
图3-7-4 角游标的读法采用双游标读数，是为了消除度盘中心与仪器中心轴不重合而引起的偏心差。
测量时记录下两个窗口读数然后取平均值即可。
如图3-7-5所示，当度盘中心O ′与分光计中心轴O 不重合时，转过角度α所对应游标数P O ''和PQ 均不等于OO ′重合时转过α角所对应正确读数M N ''和()MN M N MN ''=，但根据平面几何知识很容易证明：1()2P Q PQ M N MN ''''+==，采用双游标可使偏心差得以消除。
图3-7-5 偏心差图示【实验步骤】在进行分光计的调节前，首先应明确对分光计的调节要求：①望远镜适合观察平行光，或称望远镜聚焦于无穷远；②平行光管能发射平行光；③望远镜和平行光管的光轴均与分光计中心轴正交。
然后对照仪器熟悉结构和各调节螺钉的作用。
一、目测粗调用眼睛直接观察，调节望远镜和平行光管的光轴高低调节螺钉（22和9），使两者的光轴尽量呈水平状态；调节载物台下三只调平螺钉13，使载物台呈水平状态。
粗调完成得好，可以减少后面细调的盲目性，使实验顺利进行。
二、细调1．调节望远镜合适观察平行光（1）目镜的调焦。
调节目镜视度调节手轮23，使视场中能看到分划板上清晰的“”形叉丝像。
（2）接通望远镜灯源，把平面镜按图3-7-6所示位置放在载物台上，缓慢转动载物台，从望远镜中可见一光斑，若找不到说明粗调未调好，这时可用眼睛观察平面镜，找到反射光束，调节载物台和望远镜光轴位置，使望远镜能接收到反射光束，从目镜视场中看到光斑。
图3-7-6 平台镜在载物台上的位置（3）望远镜的调焦。
松开目镜锁紧螺钉6，前后移动目镜筒，当光斑变为清晰的绿“十”字像，并且与分划板“”形叉丝无视差时，望远镜已调焦至无穷远，适合观察平行光了。
2．调节望远镜光轴垂直于分光计中心轴转动载物台180º，观察视场中有无绿“十”字像，若没有则应适当调节载物台水平和望远镜光轴的高低，直至任意转动载物台180º均能在望远镜中看到经平面镜正、反两面反射的绿“十”字像。
从前面分光计的调节原理知道，当望远镜光轴垂直于分光计中心轴时，经平面镜正、反两面反射的“十”字像均应重合在分划板“”叉丝的上的横丝上（如图3-7-7所示）。
在一般情况下，视场中看到两面绿“十”字像并不重合，需要继续仔细配合调节载物台和望远镜。
可先调载物台调平螺钉（a2或a3）使绿“十”字像到“”形叉丝上横丝距离减少一半；再调望远镜光轴的俯仰调节螺钉使绿“十”字像与上横丝重合。
然后转动载物台180º，重复上面调节步骤，反复几次即可调好。
此后望远镜光轴高低调节螺钉不可再动。
图3-7-73．调节载物平台法线与分光计中心轴平行将平面镜相对载物台转动90º，然后转动载物台90º，调平台调平螺钉a1使平面镜反射的绿“十”字像与“”形叉丝上横形重合。
4．调节平行光管能发射平行光关闭望远镜灯源，点燃光源使光照亮平行光管狭缝。
用已调好的望远镜对准平行光管观察，松开狭缝装置锁紧螺钉2，前后移动狭缝套筒，使望远镜中看到清晰的狭缝像，并且与叉丝无视差，此时平行光管发出平行光；调节狭缝宽度调节手轮8，从望远镜中观察到缝宽约1mm左右。
5．调节平行光管光轴垂直于分光计中心轴松开狭缝装置锁紧螺钉2，转动狭缝成水平状态，调节平行光管光轴高低调节螺钉9，使望远镜中看到狭缝像的缝宽被分划板中央横丝上下平分（如图3-7-8所示），再转动狭缝90º成竖直状态，狭缝被中央横丝上下平分。
此时，平行光管光轴与分光计中心轴垂直。
在调节过程中应始终保持狭缝像清晰。
图3-7-83.7.2 光栅常数的测定衍射光栅是由大量平行、等宽、等距的狭缝（或刻痕）构成，常分为透射光栅和反射光栅，是一种精密的分光元件。
【实验目的】（1）观察光栅衍射现象，理解光栅衍射基本规律。
（2）学会用分光计测光栅常数。
【实验原理】设透射光栅的缝宽为a ，不透光部分宽度为b ，()a b d +=称为光栅常数。
当单色平行光垂直入射到衍射光栅上，通过每个缝的光都将发生衍射，不同缝的光彼此干涉，当衍射角满足光栅方程sin d k ϕλ= 0,1,2,k =±± （3-7 -1）时，光波加强，产生主极大。
若在光栅后加一会聚透镜，则在其焦平面上形成分隔开的对称分布的细锐明条纹（见图*-9）。
（a ） （b ）1．光栅 2．透镜3．光强分布图 光栅衍射条纹图3-7-9 光栅衍射原理图在式（3-7-1）中，λ为单色光波长，k 是明条纹级数。
如果光源是包含有不同波长光波的复色光，经光栅衍射后，对不同波长的光，除零级外，由于同一级主极大有不同的衍射角ϕ，因此在零级主极大两边出现对称分布、按波长次序排列的谱线，称为光栅光谱。
根据光栅方程，若以已知波长的单色平行光垂直入射，只要测出对应级次条纹的衍射角ϕ，即可求出光栅常数d 。
同样，若d 已知，即可求得入射光波长λ。
【实验仪器】分光计（JJY 型），衍射光栅，光源（钠光灯）【实验内容】（1）按练习一的要求调节好分光计。
（2）将衍射光栅放在载物台上（按图3-7-6中平面镜位置）。
（3）调节光栅平面与望远镜光轴垂直。
接通望远镜灯源，仔细观察被光栅平面反射的“十”字像，调节载物台调平螺钉2a 或3a ，使“十”字像与分划板“”形叉形上横丝重合。
（4）调节光栅的刻痕线平行于分光计中心轴。
转动望远镜，观察衍射条纹，仔细调节载物台调平螺钉a 1，使视场中见到的各级亮纹都被分化板中央横丝上下等分。
（5）测量衍射角k ϕ（本实验中测量左右k 级条纹的夹角即2k ϕ），固定游标盘和载物台，推动支臂使望远镜和度盘一起转动，将望远镜分划板竖直线移至左边第三级条纹外，然后向右推动支臂使分划板竖直线靠近第三级明纹的左边缘（或右边缘），利用望远镜微调螺钉（20）使条纹边缘与分划板竖线严格对准，记录此时游标盘左、右窗读数3a 和3β，继续向右移动望远镜依次记录左边第二级、第一级明纹读数k α和k β以及右边一、二、三级明纹读数kα'和k β'，各级条纹都以对准左边缘（或右边缘）时读数。
（6）重复步骤5，逐次测量各级条纹位置共5次，所有数据记录于表 3-7-1中。
表3-7-1 光栅常数测量数据记录表【数据处理】（1）按下式计算第k 级衍射角k ϕ：1[()()]4k k k kk a ϕβαβ''=+-+ （2）按式（3-7-1）计算：sin k kk d λϕ= 313kk dd ==∑（3）计算光栅常数d 的标准不确定度()u d ：简化处理，以1k =时的1()u d 近似表示。
衍射角测量的仪器误差限：41 2.90810-'∆==⨯仪 弧度， 1() 1.679u ϕ∆==弧度忽略λ的不确定度 11121cos ()()sin u d u ϕλϕϕ=d 1的扩展不确定度12()U u d =（4）写出结果表达式：d d U =±【预习思考题】1．分光计的调节要求有哪些？2． 调节望远镜适合观察平行光即达到调焦无穷远时，目镜视场中看到的绿“十”字像和“”形叉丝应满足什么要求？如何调节？3．望远镜光轴与分光计中心轴不垂直时，应如何调节？ 4．按图3-7-6中平面镜位置放置光栅的优点？【讨论思考题】1．用式（3-7-1）测光栅常数d 的条件是什么？。