光栅衍射 思考题与解答
衍射光栅习题及数据处理
衍射光栅简答题利用钠光（波长0.589=λ钠米）垂直入射到一毫米有500条刻痕的平面透射光栅上时，试问最多能看到第几级光谱？并说明理由。
答：最多能看到三级光谱。
如果光线不是垂直入射光栅面，看到什么现象？ 如何调整？ 答：如果光线不是垂直入射光栅面，看到零级两侧 的谱线高度不一样。
调节螺钉B 2..按图9-4放置光栅有什么好处？答：只需调节螺钉B 2..平行光管的狭缝平行，直到中央明条纹两侧的衍射光谱基本上在同一水平面内为止。
4. 试述光栅光谱和棱镜光谱有哪些不同之处。
答：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。
所得光谱线的亮度比棱镜分光时要小些，但光栅的分辨本领比棱镜大。
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。
实验数据及数据处理:分光计：JJY 型，1'=∆仪光栅：透射式平面刻痕光栅，标称600条/mm.现将1级汞光谱中可见光部分最亮的几条，并将刻度盘读数一栏略去，其测量结果列于下表：1. 已知汞光谱中绿光波长绿λ=546.0740nm ，根据测出的绿ϕ，计算光栅常数d 。
k d ϕsin = k λ图9-5 光栅的放置='⨯==3.719sin 0740.5461sin k k d ϕλ1667.2nm 2. 计算1黄λ和2黄λ，并令12黄黄ϕϕϕ-=∆，12黄黄λλλ-=∆，由此计算光栅的角色本领。
k d ϕsin = k λ412121060.5772.57951200220-⨯=-'-'=--=∆∆= 黄黄黄黄h D λλϕϕλϕϕ3. 本实验中平行光管物镜口径D=22mm ，可认为光栅实际被利用的宽度是20mm 。
由此算出一级光谱的光栅分辨本领R=kN=1×20=20mm nm k d k 2.57910220sin 2.1667sin 2='⨯== ϕλ黄nm k d k 0.57715120sin 2.1667sin 1='⨯== ϕλ黄。
光栅衍射思考题与解答
2 . 当狭缝太宽、太窄时将会出现什么现象? 为什么? 答狭缝太宽则分辨本领将下降如两条黄色光谱线分不开。
狭缝太窄透光太少光线太弱视场太暗不利于测量。
3 . 为什么采用左右两个游标读数? 左右游标在安装位置上有何要求?答采用左右游标读数是为了消除偏心差安装时左右应差1 8 0 º1）测d和λ时，，，，实验要保证什么条件？如何实现如何实现如何实现如何实现？？？？答要求条件1：分光计分光计分光计分光计望远镜适合观察平行光，平行光管发出平行光，并且二者光轴均垂直于分光计主轴。
实现：先用自准法调节望远镜，再用调节好的望远镜观察平行光管发出的平行光，调节缝宽和平行光管的高度，使得狭缝的象最清晰而且正好被十字叉丝的中间一根横线等分，分光计就调节好了。
要求条件2：光栅平面与平行光管的光轴垂直。
实现：如本文4.1所述，首先粗调，然后，当发现两者相差超过2′时，应当判断零级谱线更接近哪一侧的谱线，若接近左侧谱线，则光栅应顺时针旋转（从分光计上方看），反之应该逆时针旋转，再次测量。
3、用什么办法来测定光栅常数？光栅常数与衍射角有什么关系？答：用测量显微镜来测量光栅常数。
根据光栅衍射方程dsinφ＝kλ知道，光栅常数d与衍射角的正弦sinφ成反比。
4、测光波长应保证什么条件？实验时这些条件是怎样保证的？答：测光波长应保证入射的单色平行光垂直于光栅平面，否则该式将不成立。
实验时通过调节平行光管与光栅平面垂直来保证式成立。
5、分光计主要由哪几部分组成？各部分的作用是什么？为什么要设置一对左右游标？答：分光计主要包括：望远镜、平行光管、刻度盘、游标盘等。
设置一对左右游标的目的是为了消除刻度盘与游标盘之间的偏心差。
6、调节分光计的基本要求是什么？为什么说望远镜的调节是分光计调节中的关键？答：简单地说，调节分光计的基本要求是使分光计各部分都处于良好的工作状态。
因为分光计的水平调节、平行光管的调节等都要借助于望远镜，所以说望远镜的调节是分光计调节中的关键。
光栅衍射思考题与解答
个人收集整理-ZQ测和λ时，，，，实验要保证什么条件？如何实现如何实现如何实现如何实现？？？？答要求条件：分光计分光计分光计分光计望远镜适合观察平行光，平行光管发出平行光，并且二者光轴均垂直于分光计主轴. 实现：先用自准法调节望远镜，再用调节好地望远镜观察平行光管发出地平行光，调节缝宽和平行光管地高度，使得狭缝地象最清晰而且正好被十字叉丝地中间一根横线等分，分光计就调节好了. 要求条件：光栅平面与平行光管地光轴垂直. 实现：如本文所述，首先粗调，然后，当发现两者相差超过′时，应当判断零级谱线更接近哪一侧地谱线，若接近左侧谱线，则光栅应顺时针旋转（从分光计上方看），反之应该逆时针旋转，再次测量.、用什么办法来测定光栅常数？光栅常数与衍射角有什么关系？答：用测量显微镜来测量光栅常数.根据光栅衍射方程φ＝λ知道，光栅常数与衍射角地正弦φ成反比. 、测光波长应保证什么条件？实验时这些条件是怎样保证地？答：测光波长应保证入射地单色平行光垂直于光栅平面，否则该式将不成立.实验时通过调节平行光管与光栅平面垂直来保证式成立. 、分光计主要由哪几部分组成？各部分地作用是什么？为什么要设置一对左右游标？答：分光计主要包括：望远镜、平行光管、刻度盘、游标盘等.设置一对左右游标地目地是为了消除刻度盘与游标盘之间地偏心差. 、调节分光计地基本要求是什么？为什么说望远镜地调节是分光计调节中地关键？答：简单地说，调节分光计地基本要求是使分光计各部分都处于良好地工作状态.因为分光计地水平调节、平行光管地调节等都要借助于望远镜，所以说望远镜地调节是分光计调节中地关键. 、在调整望远镜时，这什么要将平面镜放在垂直于载物台两螺钉地连线位置？答：这是为了调节方便.此时只需调节载物台上三个螺丝中地一个螺丝即可以完成望远镜水平地调节. 、什么叫视差？怎样判断有无视差存在？本实验中哪几步调节要消除视差？答：视差是指望远镜目镜中刻划线地象与谱线地地象不在同一竖直平面内.有无视差可以通过稍稍移动眼睛地位置，看谱线与刻划线地相对位置是否改变来判断. 调节望远镜与光栅垂直时，观察光栅衍射条纹时. 、单色光地光栅衍射图样和单缝地衍射图样有何异同？利用光栅测量光波波长比用单缝有何优点？答：用衍射光栅测光波波长时，由于衍射现象非常明显，衍射条纹间距较大，测量衍射角比较准确，因此光波波长地测量结果也较准确. 单缝衍射测光波波长则没有上述优点，故测量结果往往误差较大.个人收集整理勿做商业用途.当平行光管地狭缝很宽时对测量有什么影响? 答造成测量误差偏大降低实验准确度.不过可采取分别测狭缝两边后求两者平均以降低误差. .若在望远镜中观察到地谱线是倾斜地则应如何调整? 答证明狭缝没有调与准线重合有一定地倾斜拿开光栅调节狭缝与准线重合. .为何作自准调节时,要以视场中地上十字叉丝为准而调节平行光管时却要以中间地大十字叉丝为准? 答因为在自准调节时照明小灯在大十字叉丝下面另外要保证准直镜与望远镜垂直就必须保证其在大十字叉丝上面并且距离为灯与大十字叉丝相同地地方即以视场中地上十字叉丝为准. 现在很容易就知道为什么在调节平行光管时却要以中间地大十字叉丝为准了. .光栅光谱与棱镜光谱相比有什么特点? 答棱镜光谱为连续地七色光谱并且光谱经过棱镜衍射后在两边仅仅分别出现一处光栅光谱则不同它为不连续地并且多处在平行光管轴两边出现另外还可以条件狭缝地宽度以保证实验地精确度.个人收集整理勿做商业用途1 / 1。
9.光栅衍射测量
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？
再见！
【实验目的】
1、进一步巩固分光计的调节与使用技巧； 2、利用光栅测量光栅常量、光波波长。
【实验原理】
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。
d sin k k (k 0,1, 2)
分 光 原 理 如 右 图 所 示 ：
谱线特点：
1、中间为零级谱线，其余各级谱线对称分布于两侧。 2、中间为零级谱线，而不同波长的光谱线位置不同。
时线，等调高。节由载于物调平节台螺下丝方的另会一b使个2小螺十丝字叉，丝b使像2零偏级离谱调线整两用旁的谱叉
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。
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
物台下方两个调节螺丝 b1和b3中垂面上。左右转动载物 平台，看到由光栅反射的“小十字叉丝”像，调b节1 b3或
， 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
并按波长增加的次序由里向外展开，形成彩色光谱。
注意
若已知 ，测出衍射角 ，则可计算出光栅常数 d。 反之，若已知 d，通过测量衍射角，则可以测出 光波波长。
【实验仪器】
分光计、平面透射光栅、低压汞灯、平面镜等。
第11-2衍射作业答案
一．简答题1光栅衍射和单缝衍射有何区别？答：单缝衍射和光栅衍射的区别在于1.光栅是由许多平行排列的等间距等宽度的狭缝组成，光栅衍射是单缝衍射调制下的多缝干涉；2.从衍射所形成的衍射条纹看，单缝衍射的明纹宽，亮度不够，明纹与明纹间距不明显，不易辨别。
而光栅衍射形成的明纹细且明亮，明纹与明纹的间距大，易辨别与测量。
2.什么是光的衍射现象？答：光在传播过程中，遇到障碍物的大小比光的波长大得不多时，会偏离直线路程而会传到障碍物的阴影区并形成明暗变化的光强分布，这就是光的衍射现象。
2.简述惠更斯——菲涅尔原理答：从同一波阵面上各点发出的子波，经传播而在空间某点相遇时，也可相互叠加而产生干涉现象，称为惠更斯——菲涅尔原理。
4.什么是光栅衍射中的缺级现象？答：光栅衍射条纹是由N个狭缝的衍射光相互干涉形成的，对某一衍射角若同时满足主极大条纹公式和单缝衍射暗纹公式，那么在根据主极大条纹公式应该出现主明纹的地方，实际不出现主明纹，这种现象称为缺级。
二．填空题1. 在复色光照射下的单缝衍射图样中，某一波长单色光的第3级明纹位置恰与波长λ=600nm 的单色光的第2级明纹位置重合，这光波的波长428.6nm 。
2. 波长为600nm的单色光垂直入射到光栅常数为2.5×10-3mm的光栅上，光栅的刻痕与缝宽相等，则光谱上呈现主明纹的最大级别为3。
全部级数为0、±1、±3 。
3.在单缝衍射中,沿第二级明纹的衍射方向狭缝可分为5个半波带，沿第三级暗纹的衍射方向狭缝可分为6个半波带。
4、平行单色光垂直入射到平面衍射光栅上，若减小入射光的波长，则明条纹间距将变小若增大光栅常数，则衍射图样中明条纹的间距将减小。
5.在单缝衍射实验中，缝宽a= 0.2mm，透镜焦距f= 0.4m，入射光波长λ= 500nm，则在距离中央亮纹中心位置2mm处是纹6. 用平行的白光垂直入射在平面透射光栅上时，波长为440 nm的第3级光谱线将与波长为660nm 的第2级光谱线重叠.三．选择题1在夫琅和费单缝衍射中，对于给定的入射光，当缝宽度变小时，除中央亮纹的中心位置不变外，各级衍射条纹。
大学物理 第19章 光的衍射习题思考题的解答
习题19-1．波长为nm 546的平行光垂直照射在缝宽为mm 437.0的单缝上，缝后有焦距为cm 40的凸透镜，求透镜焦平面上出现的衍射中央明纹的线宽度。
解：中央明纹的线宽即为两个暗纹之间的距离aλϕϕϕ2210=-=∆fx 20=∆ϕ利用两者相等，所以：m af x 339100.110437.04.010546222---⨯=⨯⨯⨯⨯==λ19-2．波长为nm 500和nm 520的两种单色光同时垂直入射在光栅常数为cm 002.0的光栅上，紧靠光栅后用焦距为m 2的透镜把光线聚焦在屏幕上。
求这两束光的第三级谱线之间的距离。
解：两种波长的第三谱线的位置分别为x 1,x 2λϕk a ±=sin fx ==ϕϕtan sinaf x 113λ=af x 223λ=所以： Δx= ︳x 1-x 2︱=6.0×10-7m19-3．在通常的环境中，人眼的瞳孔直径为mm 3。
设人眼最敏感的光波长为nm 550=λ，人眼最小分辨角为多大？如果窗纱上两根细丝之间的距离为mm 0.2，人在多远处恰能分辨。
解：最小分辨角为：rad D439102.21031055022.122.1---⨯=⨯⨯⨯==λθ如果窗纱上两根细丝之间的距离为mm 0.2，人在多远处恰能分辨。
m s mm l rad sl 1.92102.24==⨯==-，可得：，当θ19-4．已知氯化钠晶体的晶面距离nm 282.0=d ，现用波长nm 154.0=λ的X 射线射向晶体表面，观察到第一级反射极大，求X 射线与晶体所成的掠射角. 解： 212sin λϕ）（+±=k d 第一级即k=0。
r a d d273.02s i n ===λϕϕ19-5. 如能用一光栅在第一级光谱中分辨在波长间隔nm 18.0=∆λ，发射中心波长为nm 3.656=λ的红双线，则该光栅的总缝数至少为多少？解：根据瑞利判据：）（λλλ∆+-=NkN k 1）（18.06.65316.653+-=NN 所以N=3647。
光栅衍射实验
参考答案答案1：零级；调节载物台螺丝。
答案2：1级；调节载物台螺丝。
答案3：1级；“进行各半调节”。
答案4：零级；“进行各半调节”。
正确答案为答案1：答案2：答案3：答案4：正确答案为（光栅衍射）如果光栅常数越大，则同级衍射角越________；如果波长越长，则同级衍射角越________答案1：小；小答案2：小；大答案3：大；大答案4：大；小正确答案为答案1：小；小答案2：大；小答案3：小；大答案4：大；大正确答案为答案1：答案2：答案3：答案4：正确答案为参考答案（光栅衍射）如果光栅常数越大，则同级衍射角越________；如果波长越长，则同级衍射角越________答案1：小；小答案2：小；大答案3：大；大答案4：大；小正确答案为答案1：2′；与如图的状态不同答案2：1′；也为如图的状态。
答案3：1′；与如图的状态不同答案4：2′；也为如图的状态。
正确答案为答案1：答案2：答案3：答案4：正确答案为（光栅衍射）本实验中，下列哪种说法是错误的?_________答案1：光栅方程必须满足平行光垂直入射于光栅平面答案2：测零级条纹时，望远镜视场中最好应出现狭缝和光栅的反射十字叉丝像答案3：望远镜调好后，如果望远镜视场中狭缝像不清晰，说明平行光管产生的不是平行光答案4：本实验中光栅常数可测5位有效数字正确答案为答案1：按图中虚线放置；只调节载物台螺丝。
答案2：按图中实线放置；只调节载物台螺丝。
答案3：按图中虚线放置；必须进行“各半调节”答案4：按图中实线放置；必须进行“各半调节”正确答案为参考答案答案1：答案2：答案3：答案4：正确答案为（光栅衍射）本实验误差原因分析中下列哪种说法是错误的？________答案1：分光计设置两个游标主要是为了减小读数误差；答案2：平行光管未调成平行光会导致原理误差；答案3：光栅面与入射光不垂直会给测量带来系统误差答案4：如果二级条纹看得很清楚测量光栅常数如测二级条纹要比一级条纹的精度高正确答案为答案1：答案2：答案3：答案4：正确答案为(光栅衍射)在光栅衍射实验中，下列说法不准确的是：答案1：光栅刻线与分光计主轴平行。
光栅的衍射解析
望远镜焦距紧固螺钉
十字叉丝 12
e、采用“各半调节法”，调节载物台螺丝b或c和望远 镜的俯仰调节螺丝，使得绿色十字叉丝像与分划板的 上方叉丝重合。而且，旋转载物台180°之后也能够完 全重合。此时，望远镜光轴与分光计转轴相互垂直。
调 节 螺 丝
13
望远镜调节好的标志：
分划板
十字叉丝
14
实验步骤
16
c、调节平行光管俯仰螺丝，使狭缝像被分 划板中央水平叉丝线平分。
平行光管高度 调节螺钉
狭缝像
17
d、调节望远镜位置，使 狭缝像与分划板竖直叉 丝线重合。此时，可以 将望远镜的紧固螺丝锁 住，确保望远镜与平行 光管的光轴共轴。
18
平行光管调节好的标志：
19
实验步骤
3、调节光栅：
目的：使光栅面⊥平行光管的光轴； 且与分光计主轴平行。
23
光栅调节好的标志：需老师检查
分划板 狭缝像
十字叉丝
仪器调节时间到4：30
24
检查要点
1、狭缝是否被中央水平线平分； 保证平行光管光轴与望远镜光轴同轴。
2、绿色十字叉丝像和最上方叉丝重合； 保证平行光垂直入射光栅。
3、左右转动望远镜时所有谱线等高； 保证光栅上狭缝和分光计转轴平行。
25
4、光栅常数的测量：
k =-1
k=-2
波长（nm） 404.7 435.8 546.1 577.0 579.0
颜色
紫
蓝
绿 黄1 黄2
6
实验仪器
载物平台
汞灯
平行光管 刻度盘
游标盘
望远镜
7
实验步骤
1、调节望远镜：
目的：使分光计主轴⊥望远镜光轴；
大学物理实验思考题解答
衍射光栅的研究[预习思考题]：1.分光计要调整到什么状态？2.写出光栅方程，并说明各量的物理意义？3.光栅方程成立的条件是什么？在实验中如何使这一条件得到满足？ 答：dsin θ＝k λ成立的条件是：平行光垂直入射。
在实验中，要调节好分光计的平行光管使其发出平行光。
为使入射的单色平行光垂直入射到光栅平面上，必须使光栅平面反射回的十字像的竖线与分划板调整叉丝竖线及零级衍射线（白线）重合。
4.什么是光栅常数？表征光栅特征的参数除了d 外，还有哪几个？如何进行测量？答：表征光栅特征的参数除了光栅常数d 外，还有光栅的角色散率ψ＝d ϕd λ＝k dcos ϕk 和光栅的分辨率本领 R ＝λ∆λ＝kN （实际值小于理论估计值KN ）。
在垂直入射条件下，只要测出光栅常数d 、光谱级数k 和与之相应的ϕk ，就可以求出光栅的角色散率ψ。
若测出光栅常数d 、光谱级数k 和暴露在入射光束中的光栅宽度L ，就可以求出光栅的分辨本领R ＝kN ＝k L d5.如果平行光与光栅平面成θ角，如何测光栅常数d ？答：如果单色平行光以光栅平面成θ角入射，则单色平行光与光栅法线夹角为α=90-θ，则光栅方程为：d(sin ϕ±sin α)=k λ (k=0、±1、±2…)式中“+”号表示ϕ与α在光栅法线同侧，“-”号表示在异侧。
设ϕ1、ϕ2分别是光栅法线两侧的衍射角，对第一级光谱线k=1，有sin ϕ2+sin α=λ/d, sin ϕ1-sin α=λ/d.将上两式相加，得sin ϕ1+sin ϕ2=2λ/dd=2λ/( sin ϕ1+sin ϕ2)显然，对于k ＝1，只要把已知的λ和测出的ϕ1和ϕ2代入上式，就可求出光栅常数d 。
6.光栅光谱的排列有何规律？7.光栅在载物台上要调整到什么状态？[实验后思考题]：1.比较棱镜和光栅分光的主要区别。
2.分析光栅面和入射平行光不严格垂直时对实验有何影响。
光栅光谱仪的原理与应用思考题
光栅光谱仪的原理与应用思考题1. 光栅光谱仪的原理1.1 什么是光栅光谱仪？光栅光谱仪是一种能够测量光的波长和强度的仪器。
它通过使用光栅来分散入射的光，并将其分成不同的波长。
然后，光栅光谱仪会根据不同波长的光分别测量其强度，从而得到一个光谱图。
1.2 光栅光谱仪的原理是什么？光栅光谱仪的原理基于光的衍射现象。
当光线通过光栅时，栅线的间距会对入射光产生衍射效应。
这种衍射效应会使光线发生干涉，最终形成一个干涉斑图。
通过测量这个干涉斑图，我们可以得到光的波长信息。
光栅光谱仪的操作步骤如下： 1. 将待测光线透过进光口照射到光栅上。
2. 光栅会将光线分散成不同的波长。
3. 光栅会将分散的光线聚焦到光谱仪的焦平面上。
4. 在焦平面上，可以观察到干涉斑图。
5. 根据干涉斑图的特征，我们可以计算出光的波长。
2. 光栅光谱仪的应用思考题2.1 光栅光谱仪在物质分析中的应用光栅光谱仪在物质分析领域具有广泛的应用。
以下是一些典型的应用案例：•光谱分析：通过测量光的波长和强度，光栅光谱仪可以帮助我们分析物质的成分和性质。
例如，在化学分析中，光栅光谱仪可以用来检测化学反应的产物，确定反应的转化率等。
•光谱成像：光栅光谱仪还可以用于光谱成像。
通过将光线分散成不同波长的光，我们可以观察到物质在不同波长下的反应或发光特性。
这对于生物医学研究、材料科学和地质学等领域具有重要意义。
•光谱定标：光栅光谱仪可以用于光谱定标。
通过与已知波长的光源进行比较，我们可以校准光栅光谱仪并提高测量精度。
这在光谱学、天文学以及光学仪器调试等领域中很常见。
•光谱传感：光栅光谱仪可以用于开展光谱传感研究。
通过对不同物质在特定波长下的吸收、发射或散射特性进行分析，我们可以开发出各种光谱传感技术，用于环境监测、生物传感和食品质量检测等领域。
2.2 光栅光谱仪的改进与发展尽管光栅光谱仪已经有了很长时间的发展历史，但仍然有一些改进和发展的方向：•进一步提高分辨率：目前的光栅光谱仪在分辨率方面已经取得了很大的进展，但仍然有一些限制。
光栅衍射及原子光栅光谱测量思考题
光栅衍射和原子光栅光谱测量是光学领域中的重要概念和实验技术。
以下是一些思考题，可以帮助你进一步理解和探讨这些内容：
光栅衍射是什么原理？它与其他衍射现象有何区别？
光栅的衍射效应如何随着光栅的参数（如栅常、缝宽、缝距等）变化而变化？
光栅衍射在哪些领域中有实际应用？请举例说明。
原子光栅是如何产生的？与普通光栅相比，原子光栅有何特点和优势？
原子光栅光谱测量中，光与原子之间的相互作用是怎样的？这种相互作用如何反映在光谱上？
原子光栅光谱测量的原理和技术有哪些应用领域？请举例说明。
在光谱测量中，原子光栅相对于其他测量方法有何优势？有哪些潜在的挑战和限制？
如何优化原子光栅光谱测量的准确性和精度？是否有任何改进或创新的方法？
这些思考题可以帮助你深入探讨光栅衍射和原子光栅光谱测量的原理、应用和相关技术，促使你思考这些概念的内涵和实际意义。
通过深入思考和讨论，你将更好地理解这些概念，并为进一步的研究和实践提供基础。
光栅衍射实验报告思考题
光栅衍射实验报告思考题一、实验目的本次实验主要是通过使用光栅仪器进行光栅衍射实验，并通过实验结果对光的性质及干涉现象进行探究和深入理解。
二、实验原理光栅是一种具有周期性透明或不透明条纹的物体，其结构为并排排列的若干个条纹，其中相邻条纹的距离相等。
在光栅衍射实验中，我们需要将光照射到光栅表面，通过衍射产生干涉现象，在光屏上观察到光的干涉条纹，以及计算出条纹的间隔距离。
三、实验步骤1.首先将光栅仪器放置在平稳的水平台上，并保持仪器的水平度校准。
2.按照指示将光源打开，并将准直器、分束镜和像差补偿镜的位置进行调整。
3.打开光栅仪器的入射光孔和出射光孔。
4.将样品盘调整到适当的位置并放置待测试的光栅。
5.采集和记录不同光波长和角度下的干涉条纹，并计算出条纹间距。
四、实验结果通过实验结果我们可以得到以下结论：1.当入射光角度变化时，实验结果中条纹间距也会产生相应的变化，可以得出光的衍射性质。
2.光栅中的凹槽形成了等间距的光透过带，这些透过带呈现出亮条纹，而相邻透过带的非透光部分形成暗条纹。
这说明光产生了干涉现象。
3.通过计算条纹的间距，我们可以推算出光波长的大小。
五、思考题1.通过调整光栅和改变光源颜色，能否改变光的条纹间距？请说明原因。
答：可以改变光的条纹间距。
光栅条纹的间距与光波长有关，在一定范围内，光栅条纹的间距也随光的波长改变而发生改变。
因此，我们可以通过改变光的波长来调整条纹间距。
2.通过实验结果，你认为光的波长对于光栅条纹间距的大小有何影响？请说明原因。
答：光的波长对光栅条纹间距的大小具有很大的影响。
光栅条纹间距与波长成反比例关系，即波长越短，条纹间距越大。
这是因为光栅中的凹槽间隔为定值，当光波长减小时，通过光栅的光点数增多，因此条纹间距越大。
光栅衍射实验报告思考题
一、实验目的1. 了解光栅衍射的基本原理和实验方法。
2. 掌握光栅常数、光波波长和衍射角之间的关系。
3. 通过实验验证光栅衍射公式的正确性。
二、实验原理1. 光栅衍射现象：光通过光栅时，由于光栅上的狭缝对光波的衍射和干涉，产生一系列明暗相间的衍射条纹。
2. 光栅常数：光栅上相邻两狭缝之间的距离，用d表示。
3. 光波波长：入射光的波长，用λ表示。
4. 衍射角：衍射光与光栅平面法线之间的夹角，用θ表示。
三、实验步骤1. 调整实验装置，确保光栅与光束垂直。
2. 测量光栅常数d。
3. 使用分光计测量衍射角θ。
4. 记录实验数据。
四、思考题1. 请解释光栅衍射现象的产生原因，并说明光栅常数、光波波长和衍射角之间的关系。
2. 在实验过程中，为什么需要确保光栅与光束垂直？3. 实验中如何测量光栅常数d？4. 在实验中，如何使用分光计测量衍射角θ？5. 请分析实验数据，验证光栅衍射公式的正确性。
6. 实验中可能存在哪些误差来源？如何减小误差？7. 光栅衍射现象在光学领域有哪些应用？8. 与其他衍射现象（如单缝衍射、双缝衍射）相比，光栅衍射有哪些特点？9. 请简述光栅光谱的形成原理。
10. 光栅衍射实验对光栅制作和光学仪器设计有何指导意义？五、实验结果与分析1. 通过实验，验证了光栅衍射公式的正确性。
2. 分析实验数据，发现光栅常数、光波波长和衍射角之间存在一定的关系。
3. 实验中存在以下误差来源：a. 光栅常数测量误差：由于光栅常数较小，测量过程中可能存在读数误差。
b. 衍射角测量误差：分光计的精度和操作不当可能导致衍射角测量误差。
c. 光波波长测量误差：光源的波长可能存在一定误差。
4. 为了减小误差，可以采取以下措施：a. 选用高精度的光栅和测量工具。
b. 优化实验操作，提高测量精度。
c. 对实验数据进行多次测量，取平均值。
六、结论通过光栅衍射实验，我们掌握了光栅衍射的基本原理和实验方法，验证了光栅衍射公式的正确性。
光栅衍射实验报告思考题
光栅衍射实验报告思考题光栅衍射实验报告思考题光栅衍射实验是物理学中一项重要的实验，通过光的衍射现象来研究光的性质和光的波动性。
在实验中，我们使用了光栅这一特殊的光学元件，通过光的衍射现象观察到了光的干涉现象。
在实验过程中，我们遇到了一些问题，下面是对这些问题的思考和探讨。
首先，我们思考的问题是：为什么在光栅衍射实验中，我们需要使用一束单色光源？在光栅衍射实验中，我们希望观察到光的干涉现象，即光的波动性。
而要观察到光的干涉现象，我们需要一束单色光源。
这是因为只有单色光源才能保证光的波长是一致的，只有波长一致的光才能形成明暗交替的干涉条纹。
如果使用的是多色光源，不同波长的光会相互干涉，导致干涉条纹模糊不清，无法准确观察到光的干涉现象。
接下来，我们思考的问题是：为什么在光栅衍射实验中，我们需要使用一块光栅？光栅是一种具有规则排列的透明或不透明条纹的光学元件。
在光栅上，有许多等间距排列的透明或不透明条纹，这些条纹被称为栅片。
通过光栅，我们可以实现光的衍射现象，观察到光的干涉现象。
光栅的作用是将入射光分成多个光束，并使这些光束发生干涉。
在光栅上，光束通过栅片后，会发生衍射现象，形成一系列的衍射波。
这些衍射波在空间中相互干涉，形成明暗交替的干涉条纹。
通过观察这些干涉条纹，我们可以研究光的波动性和光的性质。
最后，我们思考的问题是：为什么在光栅衍射实验中，我们观察到的干涉条纹是等间距的？在光栅上，栅片的间距是等间距的，这导致了我们观察到的干涉条纹也是等间距的。
这是因为光栅的间距决定了光的衍射角度，而衍射角度决定了干涉条纹的间距。
当光通过光栅时，光束会在不同的角度上发生衍射。
这是因为光栅上的栅片之间的间距不同，不同的栅片会对光束产生不同的偏折。
这些偏折的光束在空间中相互干涉，形成明暗交替的干涉条纹。
根据光的衍射理论，我们可以得知，干涉条纹的间距与光的波长和光栅的间距有关。
当光的波长和光栅的间距一定时，干涉条纹的间距也是一定的，即等间距的。
衍射光栅实验报告
衍射光栅实验报告实验日期：2023年5月23日周二上午实验题目：衍射光栅一、实验目的1.了解光栅的分光特性2.测量光栅常量二、实验原理二元光栅是平行等宽、等间距的多狭缝，它的分光原理如图所示。
狭缝S处于透镜L1焦平面上，并认为它是无限细的；G是衍射光栅，它有N个宽度为a的狭缝，相邻狭缝间不透明部分的宽度为b。
如果自透镜L1出射的平行光垂直照在光栅上，透镜L2将与光栅法线成θ角的光会聚在焦平面的P点。
光栅在θ方向上有主干涉极大的条件为(a + b) sin θ= k*λ将光栅常量记为d = a + bsin(θ++θ-)/2=kλ/d角色散：dθ/dλ=k/(dcosθ)三．实验仪器分光仪，平面透射光栅，平面反射镜，低压汞灯四、实验步骤3.调节分光仪；4. 调节光栅；（1） 平行光垂直照射在光栅表面（2） 光栅的刻痕垂直于刻度盘平面，即与仪器转轴平行 （3） 狭缝与光栅刻痕平行由于基片玻璃两个表面之间的夹角不知道，同时也无法利用光栅方程。
为解决这一问题，在斜入射的情况下，实验时光栅法线两侧同一级光谱的衍射角分别为sin sin sin sin k dk d λϕθλϕθ-+-⎧-=⎪⎪⎨⎪+=⎪⎩两式相减，考虑到θθϕ+--=，有sincos22k dθθϕλ+--=当ϕ很小，cos12ϕ≈，所以sin2k dθθλ+-+=只要测量正负级谱线之间的夹角即可。
5. 测量汞绿线（546.1nm ）±1、±2级谱线夹角，求光栅常数d ；由于游标与刻度盘有各自不同的转轴，这样的仪器在制作和装配的过程中，游标的中心和游标盘的中心有可能不在同一点。
为消除偏心差，通过两个游标测量角度，几何上可证明'+=2ββα6. 测定汞光谱两条黄线波长；7. 求汞黄线处角色散 五、数据处理波长/nm 级数 衍射角位置角度 θ++θ- 无偏心角角度 θ++θ- 衍射角θ 光栅常数d游标号 +k 级-k 级 546.1 1 1 72°11′ 91°02′ 18°51′ 18°51′9°25′ 3336.3nm2252°15′ 271°05′ 18°50′ 546.1 2 1 62°30′ 100°45′ 38°15′ 38°15′ 19°08′ 3333.6nm2242°31′280°46′38°15′2.测定汞光谱中两条黄线的波长：第二条黄线定值误差为0.07%角色散'5600.04/2.1 2.1D nmnm nmϕ∆÷===度六、思考题实验中如果没按要求将光栅放置在仪器转轴位置，即仪器的转轴没有通过光栅平面时，对测量衍射角有影响吗？如有影响应采取什么方法解决？答：有影响。
大学物理2-14.第十四章思考题
大学物理2-14.第十四章思考题1、在夫琅和费单缝衍射实验中，波长为λ的单色光垂直入射在宽度为4 λ的单缝上，对应的衍射角为30°，则单缝处的波阵面可以划分成多少个半波带？【答案：4】详解：依题意，在衍射角为30°的方向上的最大光程差为λλθ230sin 4sin ==οa因此单缝处的波阵面可划分的半波带数目为42/sin =λθa 2、一束波长为的平行单色光垂直入射在单缝AB 上，装置如图14-11所示。
在屏幕E 上形成衍射图样，如果P 是中央亮纹一侧第一条暗纹的位置，则BC 的长度是波长的多少倍？【答案：1】详解：由于P 是中央亮纹一侧第一条暗纹的位置，因此λθ==sin a BC 即BC 的长度是波长的1倍。
3、在如图14-12所示的夫琅和费单缝衍射实验中，如果将单缝沿透镜光轴方向向透镜平移，则屏幕上的衍射条纹间距如何变化？明暗条纹的位置是否发生变化？【答案：屏幕上的衍射条纹间距和明暗条纹的位置都不变】详解：由于屏幕上的衍射条纹间距和明暗条纹的位置与单缝和透镜之间的距离无关，因此当单缝沿透镜光轴方向向透镜平移时，屏幕上的衍射条纹间距和明暗条纹的位置都不改变。
4、在夫琅和费单缝衍射实验中，波长为的单色光垂直入射到单缝上。
在衍射角等于30°的方向上，单缝处的波面可以划分成4个半波带，则狭缝宽度a 等于的多少倍？【答案：4】详解：依题意有E 图14-11P λAB Lf CE 图14-12λ L f （移动方向）42/30sin =λοa 解之得λ4=a即此时狭缝宽度a 等于的4倍。
5、波长为500nm 的单色光垂直照射到宽度为0.25mm 的单缝上，单缝后面放置一块凸透镜，在凸透镜的焦平面上放置一个用来观测衍射条纹的屏幕。
测得屏幕上中央明条纹两侧的第三条暗条纹之间的距离为12mm ，则凸透镜的焦距f 等于多少？【答案：1m 】详解：中央明条纹两侧的第k 条暗条纹之间的距离为λaf kx 2=? 由此解得凸透镜的焦距为λk x a f 2?=933105003210121025.0---=m)(1= 6、在如图14-13所示的夫琅和费单缝衍射实验中，中央明纹的衍射角范围很小。
光栅衍射思考题与解答
光栅衍射思考题与解答
光栅衍射思考题：
1. 如何用光栅衍射技术测量物体的材料参数？
答：用光栅衍射技术测量物体的材料参数很容易。
首先，建立一个平行光照度计，将其安装在光栅衍射仪上，然后在测试物体上扫描反射光强度，收集数据，使用数据分析软件分析数据，从而获得物体的材料参数。
2. 如何利用光栅衍射技术进行纳米结构解析？
答：利用光栅衍射技术进行纳米结构解析可以通过测量样品的衍射图像来实现。
首先，建立一个衍射仪，将样品安装在衍射仪上，然后对样品进行扫描，收集其衍射图像数据，使用分析软件对衍射图像数据进行分析，从而获得样品的纳米结构信息。
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2 . 当狭缝太宽、太窄时将会出现什么现象? 为什么? 答狭缝太宽则分辨本领将下降如两条黄色光谱线分不开。
狭缝太窄透光太少光线太弱视场太暗不利于测量。
3 . 为什么采用左右两个游标读数? 左右游标在安装位置上有何要求?答
采用左右游标读数是为了消除偏心差安装时左右应差1 8 0 º1）测d和λ时，，，，实验要保证什么条件？如何实现如何实现如何实现如何实现？？？？
答要求条件1：分光计分光计分光计分光计望远镜适合观察平行光，平行光管发出平行光，并且二者光轴均垂直于分光计主轴。
实现：先用自准法调节望远镜，再用调节好的望远镜观察平行光管发出的平行光，调节缝宽和平行光管的高度，使得狭缝的象最清晰而且正好被十字叉丝的中间一根横线等分，分光计就调节好了。
要求条件2：光栅平面与平行光管的光轴垂直。
实现：如本文4.1所述，首先粗调，然后，当发现两者相差超过2′时，应当判断零级谱线更接近哪一侧的谱线，若接近左侧谱线，则光栅应顺时针旋转（从分光计上方看），反之应该逆时针旋转，再次测量。
3、用什么办法来测定光栅常数？光栅常数与衍射角有什么关系？答：用测量显微镜来测量光栅常数。
根据光栅衍射方程dsinφ＝kλ知道，光栅常数d与衍射角的正弦sinφ成反比。
4、测光波长应保证什么条件？实验时这些条件是怎样保证的？答：测光波长应保证入射的单色平行光垂直于光栅平面，否则该式将不成立。
实验时通过调节平行光管与光栅平面垂直来保证式成立。
5、分光计主要由哪几部分组成？各部分的作用是什么？为什么要设置一对左右游标？答：分光计主要包括：望远镜、平行光管、刻度盘、游标盘等。
设置一对左右游标的目的是为了消除刻度盘与游标盘之间的偏心差。
6、调节分光计的基本要求是什么？为什么说望远镜的调节是分光计调节中的关键？答：简单地说，调节分光计的基本要求是使分光计各部分都处于良好的工作状态。
因为分光计的水平调节、平行光管的调节等都要借助于望远镜，所以说望远镜的调节是分光计调节中的关键。
7、在调整望远镜时，这什么要将平面镜放在垂直于载物台两螺钉的连线位置？答：这是为了调节方便。
此时只需调节载物台上三个螺丝中的一个螺丝即可以完成望远镜水平的调节。
8、什么叫视差？怎样判断有无视差存在？本实验中哪几步调节要消除视差？答：视差是指望远镜目镜中刻划线的象与谱线的的象不在同一竖直平面内。
有无视差可以通过稍稍移动眼睛的位置，看谱线与刻划线的相对位置是否改变来判断。
调节望远镜与光栅垂直时，观察光栅衍射条纹时。
9、单色光的光栅衍射图样和单缝的衍射图样有何异同？利用光栅测量光波波长比用单缝有何优点？答：用衍射光栅测光波波长时，由于衍射现象非常明显，衍射条纹间距较大，测量衍射角比较准确，因此光波波长的测量结果也较准确。
单缝衍射测光波波长则没有上述优点，故测量结果往往误差较大。
3.当平行光管的狭缝很宽时对测量有什么影响? 答造成测量误差偏大降低实验准确度。
不过可采取分别测狭缝两边后求两者平均以降低误差。
4.若在望远镜中观察到的谱线是倾斜的则应如何调整? 答证明狭缝没有调与准线重合有一定的倾斜拿开光栅调节狭缝与准线重合。
5.为何作自准调节时,要以视场中的上十字叉丝为准而调节平行光管
时却要以中间的大十字叉丝为准? 答因为在自准调节时照明小灯在大十字叉丝下面另外要保证准直镜与望远镜垂直就必须保证其在大十字叉丝上面并且距离为灯与大十字叉丝相同的地方即以视场中的上十字叉丝为准。
现在很容易就知道为什么在调节平行光管时却要以中间的大十字叉丝为准了。
6.光栅光谱与棱镜光谱相比有什么特点? 答棱镜光谱为连续的七色光谱并且光谱经过棱镜衍射后在两边仅仅分别出现一处光栅光谱则不同它为不连续的并且多处在平行光管轴两边出现另外还可以条件狭缝的宽度以保证实验的精确度。