光栅衍射法测光栅常数

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分光计调整和光栅常数测量实验报告

分光计调整和光栅常数测量实验报告一、实验目的1、了解分光计的结构，掌握分光计的调节和使用方法。

2、观察光栅衍射现象，测量光栅常数。

二、实验原理1、分光计的原理分光计是一种用于精确测量角度的仪器。

它主要由望远镜、平行光管、载物台和读数圆盘等部分组成。

通过调节望远镜和平行光管的光轴，使其与仪器的中心转轴垂直，并且使望远镜能够接收平行光管发出的平行光，从而实现对角度的精确测量。

2、光栅衍射原理光栅是由大量等宽、等间距的平行狭缝构成的光学元件。

当一束平行光垂直照射在光栅上时，会产生衍射现象。

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），在已知入射光波长的情况下，通过测量衍射角$＼theta$，可以计算出光栅常数$d$。

三、实验仪器分光计、光栅、汞灯、平面镜四、实验步骤1、分光计的调整（1）粗调将望远镜、平行光管和载物台大致调至水平，使它们的中心大致位于分光计的中心转轴上。

（2）望远镜的调节①目镜调焦：通过旋转目镜，使分划板上的十字叉丝清晰。

②物镜调焦：将平面镜放在载物台上，使平面镜与望远镜光轴大致垂直。

通过旋转望远镜调焦手轮，使平面镜反射回来的十字像清晰。

③望远镜光轴与中心转轴垂直的调节：采用各半调节法，即调节望远镜俯仰调节螺丝和载物台下方的调节螺丝，使平面镜在两个方位反射回来的十字像均与分划板上的十字叉丝重合。

（3）平行光管的调节①调节平行光管的俯仰调节螺丝，使其发出的光大致水平。

②调节平行光管的聚焦调节螺丝，使其发出平行光。

2、光栅的放置与调节将光栅放在载物台上，使光栅平面与平行光管光轴垂直。

3、测量光栅常数（1）打开汞灯，让平行光管射出的平行光垂直照射在光栅上。

（2）用望远镜观察光栅衍射条纹，找到中央明纹和左右两侧的一级衍射条纹。

（3）分别测量中央明纹与左右两侧一级衍射条纹的夹角$＼theta_1$和$＼theta_2$。

光栅衍射及光栅常数的测定新(2

注意各谱线光的波长：
蓝紫光—435.83nm、绿光—546.07nm、
黄光2—576.96nm和黄光1—579.09nm
实验步骤
一、将分光仪调至工作状态
将游标盘的两个游标锁到身体的两侧
粗调望远镜水平
粗调（狭缝打开+平行光管水平）
粗调载物台水平（从三个支
撑螺钉位置水平目测使得三个位置的狭缝宽度大致相等）
任意相邻两狭缝间的光程差为：δ=(a+b)sinφ
= ±k k=0, 1, 2, ···
则它们相干加强，形成明条纹。 ➢ 狭缝越多，条纹就越明亮。
d
a b
C
➢ 多缝干涉明条纹也称为主极
B
大明条纹
因此，光栅常数d=a+b越小，各明纹对应的衍射角越大，相邻条纹间距越大，有利于分辨和测量。
2. 衍射对主极大的影响和缺级现象(不讲)
由明纹公式（光栅方程）：
(a b)sin k k 0,1,2,
由单缝衍射的暗纹公式：
a sin k k 1,2,3,
在同一衍射方向同时满足，得缺级公式：
ab k a k
缺级公式
k k a b k d
a
a
k 1,2,3,
实验原理——光谱现象
在本实验中，所用的光源为汞灯，其衍射谱线如
A）干涉各级主极大的衍射光的强度并不相等，因为受到了单缝衍射分布的影响。
单缝衍射
I
-2
-1
0
多缝干涉
I
-6 -5 -4 -3 -2 -1 0 I 1 2 光栅衍射
-6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2
1 34
34
2 56
56
sin

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。

光栅衍射光栅常数不确定计算

光栅衍射光栅常数的不确定度可以通过以下步骤进行计算：
1. 确定光栅常数的测量方法。

光栅常数是光栅衍射实验中的一个重要参数，通常是通过测量光栅的物理尺寸来确定的。

2. 确定测量误差。

测量误差可以通过多次测量获得平均值和标准差来估计。

例如，可以通过多次测量光栅的物理尺寸，并计算平均值和标准差来确定测量误差。

3. 确定不确定度的来源。

光栅常数的不确定度可能来源于多个因素，例如测量设备的误差、环境条件的波动等。

需要仔细考虑每个可能的来源，并评估其对不确定度的贡献。

4. 计算不确定度。

根据不确定度的来源和测量误差，可以计算出光栅常数的不确定度。

例如，如果测量误差是已知的，那么可以通过对测量结果进行统计分析来计算不确定度。

5. 进行误差传递。

如果光栅常数用于计算其他物理量，需要将不确定度传递到这些物理量中。

可以通过误差传递公式来计算这些物理量的不确定度。

需要注意的是，光栅衍射实验中还有其他因素也可能对不确定度产生影响，例如衍射角度的测量误差等。

因此，在计算光栅常数的不确定度时，需要考虑所有可能的因素，并综合分析其对不确定度的贡献。

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。

测定衍射光栅的光栅常数

x / cm
d /cm
d / cm
数据处理和误差分析
1.大片漂白光栅
d d d 1 2 5 d 5
2.小片漂白光栅
ds
2 ( d d ) i i 1
n
n 1
0 P 100 % 0
No Image
最后结果
d d d
ds
(d
i 1
实验原理
原理光路图
P
光栅 a b
光栅唱数 d=a+b x
θ
a
光程差
L
b
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
x dSin dtg d L
利用光栅方程，如果已知光波波长，通过测量L 和x,，就可以得到光栅常数d，反之，如果已知光栅常数d，同样可以计算得到光波波长。
测定衍射光栅的光栅常数
实验目的
1、了解光栅衍射的基本原理。 2、学会光栅常数的测量方法。
----光具座法
光栅是一种常用的光学色散元件,具有空间周期性,它好象是一块由大量的等宽、等间距并相互平行的细狭缝组成的衍射屏，色散率大，分辨本领高。可以用来直接测定光波的波长。研究光谱线的结构和强度。标志它性质的一个重要物理量就是光栅常数d，它满足的方程就是光栅方程。光栅常数 d=a+b a b 光栅方程 dSinθ=kλ 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· · · · · ·

1 2 5
5
x d L

光栅衍射实验

光栅衍射实验一、实验目的1、了解光栅的结构，测量其光栅常数。

2、掌握光栅衍射公式。

3、用光栅测光波波长。

二、基本原理光栅是根据多缝衍射原理制成的一种分光元件，衍射光栅有透射光栅和反射光栅两种，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刻刀在一块平面玻璃上刻成的，而反射光栅则把刻缝刻在硬质合金上。

本实验所用是透射式光栅。

光栅衍射图样是由来自每一个单缝上许多子波以及来自各单缝对应的子波彼此相干叠加而形成。

因此，它是单缝衍射和多缝干涉的总效果。

因此，光栅衍射图样是多缝干涉光强分布受单缝衍射光强分布调制的结果。

衍射图样如图1所示。

单缝衍射的光强分布由单缝衍射因子22sin uu 决定，其中λφπsin a u =，为缝宽，a φ为对缝的半张角，λ为波长。

多缝干涉的光强分布由多缝干涉因子22sin vNv 决定，其中λφπsin d v =，为缝数，＝＋b 为光栅常数，为缝间不透光部分的宽度。

N d a b 因此光栅衍射的光强分布公式为0I I =22sin u u 22sin vNv 。

其图样是干涉与衍射相互作用的结果，多光束干涉图样受单缝衍射的调制，衍射条纹以单缝衍射光强分布曲线为包络线。

图1 光栅衍射光斑排列图2 产生莫尔条纹的两组光栅如果把两块光栅距相等的光栅平行安装，并且使光栅刻痕相对保持一个较小的夹角θ时，如图2所示，透过光栅组可以看到一组明暗相间的条纹，即为莫尔条纹。

莫尔条纹的宽度B为：B=P/sinθ其中P为光栅距。

光栅刻痕重合部分形成条纹暗带，非重合部分光线透过则形成条纹亮带。

光栅莫尔条纹的两个主要特征是：判向作用：当指示光栅相对于固定不动的主光栅左右移动时，莫尔条纹将沿着近于栅线的方向上下移动，由此可以确定光栅移动的方向。

位移放大作用：当指示光栅沿着与光栅刻线垂直方向移动一个光栅距D时，莫尔条纹移动一个条纹间距B，当两个等距光栅之间的夹角θ较小时，指示光栅移动一个光栅距D，莫尔条纹就移动KD的距离。

光栅

光栅衍射【摘要】本实验通过研究光栅的衍射规律，测定光栅常数为33406A ，相对不确定度为0.06%；测得紫光波长为4040.7A ，相对不确定度为0.12%;测得光栅的角色散率为 1D =2.77〓10-5A -1; 2D =6.93〓10-5A -1【关键词】分光计、平面透射光栅、衍射、光栅常数、角色散率、分辨本领【实验原理】1．光栅衍射原理及光栅方程平面透射光栅是一排密集、均匀而又平行的狭缝。

设a 为透明狭缝的宽度，b 为黑条纹的宽度，b a d +=称为光栅常数。

如图1有一束平行光与光栅G 的法线成角度i 入射于光栅产生衍射，从B 点作BC 垂直于入射线CA ，作BD 垂直于衍射线AD ，AD 与光栅法线所成夹角为θ，如果在这个方向上由于光振动的加强而在F 处产生了一个明条纹，则光程差（CA+AD ）必等于波长的整倍数，即：()λθk i d =±sin sin（1）入射光和衍射光线都在光栅法线的同侧时，上式等号左边括号内取正号，两者分别在法线两侧时取负号。

实验时要求光线垂直入射，即0=i ，则上式变成 λθk d k =sin （2）式中k 为衍射光谱级次，k =0，〒1，〒2，…，k θ为第k 级谱线的衍射角，可用分光计测出衍射角k θ，从已知波长可测出光栅常数d ，反过来如果已知光栅常数则可测出波长λ。

衍射光栅的基本特性可用它的角色散D 和分辩本领R 来表征。

2．光栅的角色散率由光栅方程（1）对λ微分，可得光栅的角色散θλθθcos d k d d D =≡（3）角色散率D 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光谱线之间的角距离。

3．光栅的分辨本领设波长为λ和λλd +的不同光波，经光栅衍射形成的两条谱线刚刚能分开，则分辨本领R 为λλd R =（4）根据瑞利判据，两条谱线恰能被分辨的条件是：其中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，由此可推出分辨本领 kN R = （5）（问：设光栅N =4000，对一级光谱在波长为5900A 附近，它刚能辨认的两谱线的波长差为多少？）答：λλd kN R == 所以，400015900⨯==kNd λλ=1.475AG【实验内容】 1．将分光计调整为待测状态；2．光栅位置的调节①光栅刻线与分光计主轴平行； ②光栅平面与平行光管垂直。

测量光栅常数实验报告

测量光栅常数实验报告测量光栅常数实验报告引言：光栅是一种常用的光学元件，它通过周期性的透明和不透明条纹，将入射光分解成多个亮暗相间的光斑。

测量光栅常数是研究光栅性质和应用的重要手段之一。

本实验旨在通过测量光栅的衍射图样，确定光栅常数。

实验原理：光栅常数是指光栅上相邻两个透明条纹之间的距离。

在实验中，我们使用了一束单色光照射到光栅上，通过观察和测量光栅的衍射图样，可以得到光栅常数的近似值。

实验装置：本实验使用的装置包括：光源、光栅、准直器、透镜、白纸和尺子。

光源发出单色光，准直器将光线准直，透镜将光线聚焦在光栅上，白纸用于观察光栅的衍射图样，尺子用于测量图样上的条纹间距。

实验步骤：1. 将光源打开，并调整到适当的亮度。

2. 将准直器放置在光源前方，调整准直器的位置和角度，使得光线尽可能平行。

3. 将透镜放置在准直器后方，调整透镜的位置和焦距，使得光线能够聚焦在光栅上。

4. 将白纸放置在光栅的后方，调整白纸的位置和倾斜角度，使得光栅的衍射图样能够清晰地显示在白纸上。

5. 使用尺子测量衍射图样上相邻两个透明条纹之间的距离，即可得到光栅常数的近似值。

实验注意事项：1. 在进行实验时，要注意保持实验环境的安静和稳定，避免外界干扰。

2. 调整准直器、透镜和白纸的位置时，要小心操作，避免碰撞和损坏实验装置。

3. 在测量光栅常数时，要尽量准确地读取尺子上的刻度，并注意避免视觉偏差。

实验结果与分析：根据实验测量得到的数据，我们可以计算出光栅常数的近似值。

在实验过程中，我们发现光栅的衍射图样呈现出明暗相间的条纹，且条纹间距随着入射光波长的变化而变化。

这与光栅的工作原理相符。

实验的精确性和可靠性取决于多个因素，如实验装置的精度、测量的准确性等。

在实验中，我们尽可能采取了精确的测量方法，并对数据进行了多次重复测量，以提高实验结果的可靠性。

结论：通过本实验，我们成功测量了光栅的常数，并得到了近似值。

实验结果表明，光栅常数是一个重要的光学参数，对于研究光栅的性质和应用具有重要意义。

光栅衍射实验实验报告

工物系核11 李敏 93 实验台号19光栅衍射实验一、实验目的（1）进一步熟悉分光计的调整与使用；（2）学习利用衍射光栅测定光波波长及光栅常数的原理和方法；（3）加深理解光栅衍射公式及其成立条件；二、实验原理测定光栅常数和光波波长如右图所示，有一束平行光与光栅的法线成i 角，入射到光栅上产生衍射；出射光夹角为ϕ。

从B 点引两条垂线到入射光和出射光。

如果在F 处产生了一个明条纹，其光程差AD CA +必等于波长λ的整数倍，即()sin sin d i m ϕλ±= （1）m 为衍射光谱的级次， 3,2,1,0±±±.由这个方程，知道了λϕ,,,i d 中的三个量，可以推出另外一个。

若光线为正入射，0=i ，则上式变为λϕm d m =sin （2）其中m ϕ为第m 级谱线的衍射角。

据此，可用分光计测出衍射角m ϕ，已知波长求光栅常数或已知光栅常数求波长。

用最小偏向角法测定光波波长如右图。

入射光线与m 级衍射光线位于光栅法线同侧，（1）式中应取加号，即。

以为偏向角，则由三角形公式得（3）易得，当时，∆最小，记为，则变为,3,2,1,0,2sin2±±±==m m d λδ（4）由此可见，如果已知光栅常数d ，只要测出最小偏向角，就可以根据（4）算出波长。

三、实验仪器分光计在本实验中，分光计的调节应该满足：望远镜适合于观察平行光，平行光管发出平行光，并且二者的光轴都垂直于分光计主轴。

光栅调节光栅时，调节小平台使光栅刻痕平行于分光计主轴。

放置光栅时应该使光栅平面垂直于小平台的两个调水平螺钉的连线。

水银灯1.水银灯波长如下表颜色紫绿黄红波长/nm2.使用注意事项（1）水银灯在使用中必须与扼流圈串接，不能直接接220V 电源，否则要烧毁。

（2）水银灯在使用过程中不要频繁启闭，否则会降低其寿命。

（3）水银灯的紫外线很强，不可直视。

光栅衍射实验中测量光栅常数的两种辅助方法

分光计测量出第ｋ级光谱处于最小偏转位置时，光
栅
对
应
转
动
的
角
度
为
θ
ｍ０
，就
可
以
计
算
出
光
栅
常
数
ｄ
．
如果分别测量衍射光线在对称分布的最小偏转位置
时，光栅对应转动的角度，取平均则可以不受光栅转
动前入射光与光栅是否垂直的影响．
图３当ｋ分别取值、１２和３时，角度 φ 随着光栅旋转角度 θ０变化的曲线图．图中也分别标出了当最小偏转角 φ 偏差０．１′以内时，对应的光栅转动角的偏差范围 Δθ０．此图中的参数取
90衍射角法21现象2如图6所示当光栅顺时针转动时法线异侧的第k级衍射光谱ob的衍射角越来越大所观察到的衍射谱线强度也越来越弱直至衍射角增至接近90即ob位置观察不到衍射谱线此时光栅顺时针转过的角度为022理论分析据以上现象分析入射光与衍射光在法线两侧则根据式1有arcsinkdsin07图6现象2的示意图arcsinkdsin0
大学物理实验中的一个典型实验，而本文介绍的正是光栅衍射实验中的两个有趣现象：一是旋转光栅时，谱线的偏转角存在
一个最小值；二是光栅旋转到一定角度时，衍射光斑会逐渐消失在视野中．论文从理论上分析解释这两种现象，并设计出两种
测量光栅常数的方法，在实验上进行验证．与传统的用最小偏转角测光栅常数的方法相比，本文重点分析了由判定最小偏转角
第１期
金芳洲：光栅衍射实验中测量光栅常数的两种辅助方法
４９
图２现象１的示意图
１．３对判断最小偏转角偏差带来的影响分析利用最小偏转角法进行光栅常数的测量时，可
能会存在这样的问题：当出射光线在最小偏转角位置附近，即使载物台上的光栅转动较大的角度（即入射角改变较大的角度），在望远镜视野中衍射光线的角度位置变化也不大．因此在利用该方法测量光栅常数时，由于最小偏转角的位置的判断偏差，会给光栅偏转角度的测量带来较大的不确定度值．图３中画出了不同级次的衍射光谱偏转角 φ 随着光栅转角 θ０的变化曲线图．

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。

衍射光栅常量实验报告

衍射光栅常量实验报告实验目的：研究衍射光栅常量的测量方法，并通过实验测量出给定衍射光栅的常量。

实验原理：衍射光栅是由一系列平行等间距的透明条纹组成的光学元件。

当平行光束通过光栅时，由于光栅的作用，光束会发生衍射现象，形成一系列明暗相间的衍射条纹。

根据衍射光栅的特性，可以通过测量衍射条纹间距来计算光栅的常量。

假设平行入射的单色光以θ角入射到衍射光栅上，经过衍射后，在屏幕上形成一系列明暗相间的衍射条纹。

光栅常量d定义为相邻两条暗条纹之间的距离。

根据杨氏双缝干涉的原理，光栅上的相邻两个透明条纹对应着光程差为整数倍波长的干涉条件。

对于一阶亮条纹（即中央亮条纹），光程差为λ，因此可以得到以下公式：d sinθ = λ (1)式中，d为光栅常量，θ为入射角，λ为单色光波长。

根据实验装置的设定，可以测量出光栅常量d和入射角θ的关系，通过测量θ的数值可以计算出λ，进而可以算出光栅的常量d。

实验步骤：1. 将实验装置搭建好，确保光源稳定、透镜和光栅位置准确。

2. 将光栅放置在入射光束的前方，使光束通过光栅。

3. 调整入射角θ，使得在屏幕上观察到清晰的衍射条纹。

4. 使用角度测量仪或其他测量工具，测量入射角θ的数值。

5. 重复步骤3和步骤4，取多组θ值，保证数据的准确性。

6. 根据公式（1），计算出光栅常量d的数值。

7. 对结果进行数据处理和分析，确定测量结果的误差范围。

实验注意事项：1. 在调整入射角θ时，应通过观察屏幕上的衍射条纹来确定角度调整的准确性。

2. 测量角度时，应尽量减小读数误差，保证测量结果的准确性。

3. 实验过程中要注意光源的稳定性，避免外部光线干扰。

实验结果分析：通过实验测量得到的光栅常量d的数值，可以与理论值进行对比。

如果实验结果与理论值相差较大，可能是由于实验中的测量误差或仪器精度不够所致。

在实验中，应尽量减小各种误差，并进行数据处理和分析，以确定已测量结果的可靠性。

结论：本实验通过衍射光栅常量的测量原理，通过调整入射角θ并测量得到的角度值，计算出给定衍射光栅的常量d。

大学物理实验报告丨光栅衍射实验

光栅衍射实验一、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;3. 测定光波波长及光栅常数等。

二、实验原理：光栅(grating)是大量等宽、等间距的平行狭缝（或发射面）构成的光学元件。

一般常用的光栅是在玻璃片上刻出大量平行的刻痕，刻痕为不透光部分，两刻痕之间的光滑部分可以透光(相当于狭缝)。

这种利用透射光衍射的光栅称为透射光栅。

精制的光栅，在1mm宽度内刻有数百乃至数千条刻痕。

另外一类是利用两刻痕间的反射光衍射的光栅，如在镀有金属层的表面，上刻出许多平行刻痕，两刻痕间的光滑金属面可以反射光。

这种光栅称为反射光栅(常称为闪耀光栅)。

实际应用中，各类光学设备使用的光栅基本上都是反射光栅。

透射光栅和反射光栅的原理如图所示：3.而在我们的日常生活中，具有光栅特性的物品经常用到，例如手机，其显示屏就是正方形网格，每个小方格就是一个显示单元，网格越密，则显示分辨率越高。

这些整齐排列的小方格实际上就形成了反射光栅。

另一种物品就是光盘，它是我们常用的存储介质，从早期的CD、DVD等到现在的蓝光光盘，其存储密度越来越高。

它存储数据的方式是用极细的激光束，沿着近似同心圆环的螺旋形光轨，在光盘表面烧蚀出一个个的小坑，有坑的位置和无坑的位置分别对应0和1。

读取数据时，同样用激光束沿着光轨照射，有坑和无坑的位置反射光强不一样，这样就可以把数据读出来了。

我们可以看到，相邻的这些环状刻痕(光轨)实际上就形成了一个反射光栅(如虚线区域)，两条刻痕之间的间距就是光栅常数d。

（实验的示意图）三、实验装置一支绿色激光笔，一个手机（荣耀5X，分辨率为1920×1080），一个CD光盘（高中物理必修一粤教版配套光盘），一条长为1.5m的米尺，一些泡沫塑料、白墙（如图所示）四、实验过程：1.对于手机，激光笔垂直于墙面、手机平行于墙面放置，微调手机平面，使得反射光回到激光笔出光口，然后再让反射光稍稍上移，使得衍射光斑能投射到墙面上，这样就保证光在水。

光栅衍射实验报告步骤(3篇)

第1篇一、实验目的1. 熟悉分光计的调整与使用。

2. 学习利用衍射光栅测定光波波长及光栅常数的原理和方法。

3. 加深理解光栅衍射公式及其成立条件。

二、实验原理光栅是由一组数目很多的相互平行、等宽、等间距的狭缝（或刻痕）构成的，是单缝的组合体。

光栅可以产生衍射现象，使光发生色散。

光栅衍射条纹狭窄细锐，分辨本领比棱镜高，所以常用光栅作分光元件。

光栅衍射公式为：\[ d \sin \theta = m\lambda \]其中，d为光栅常数，θ为衍射角，m为衍射级次，λ为光波波长。

三、实验仪器1. 分光计2. 平面透射光栅3. 低压汞灯（连镇流器）4. 米尺5. 计算器四、实验步骤1. 调整分光计，使望远镜与平行光管共轴。

2. 将光栅放置在分光计的载物台上，调整光栅与平行光管的距离，使光栅垂直于入射光。

3. 打开低压汞灯，调节光栅与平行光管之间的距离，使光栅衍射条纹清晰可见。

4. 记录衍射条纹的位置，计算衍射角θ。

5. 测量光栅常数d。

6. 根据光栅衍射公式，计算光波波长λ。

五、实验数据及结果1. 光栅常数d：_______ mm2. 衍射级次m：_______3. 衍射角θ：_______°4. 光波波长λ：_______ nm六、思考题1. 为什么光栅能产生色散现象？2. 光栅衍射条纹的特点是什么？3. 如何通过光栅衍射公式计算光波波长？七、实验总结本次实验通过光栅衍射实验，加深了对光栅原理及光栅衍射公式的理解。

通过实验，掌握了分光计的调整与使用方法，学会了利用衍射光栅测定光波波长及光栅常数的原理和方法。

实验过程中，注意观察现象，认真记录数据，计算结果，为后续实验打下了基础。

第2篇一、实验目的1. 熟悉分光计的调整与使用。

2. 学习利用衍射光栅测定光波波长及光栅常数的原理和方法。

3. 加深理解光栅衍射公式及其成立条件。

二、实验原理光栅衍射实验是利用光栅对光波进行衍射和干涉，通过观察光栅衍射条纹，测定光波波长及光栅常数。

光栅衍射光栅常数不确定计算

光栅衍射光栅常数不确定计算光栅衍射是一种光学现象，它发生在通过光栅时，光线被分散成多个方向上的光束。

光栅常数是一个重要的参数，它用来描述光栅的特性，包括光栅的周期和间隔。

光栅常数可以通过不同的方法来确定。

一种常见的方法是使用光栅衍射实验。

在实验中，我们通过测量光栅衍射的角度和波长，可以计算出光栅常数。

具体的步骤如下：我们需要准备一个光源和一个光栅。

光源可以是一束单色光或者是一束白光，光栅可以是透射光栅或者反射光栅。

然后，我们将光源照射到光栅上，观察光栅衍射的现象。

在观察光栅衍射时，我们可以看到一系列亮暗相间的条纹。

这些条纹是由光栅衍射产生的，它们的位置和强度可以提供有关光栅的信息。

接下来，我们需要测量光栅衍射的角度和波长。

测量角度可以使用一个角度测量仪或者一个光栅衍射仪。

测量波长可以使用一个波长计或者一个光谱仪。

通过测量一系列的角度和波长，我们可以得到光栅衍射的数据。

然后，我们可以使用衍射公式来计算光栅常数。

光栅常数可以根据衍射角度和波长来计算，公式如下：d*sinθ = m*λ其中，d表示光栅常数，θ表示衍射角度，m表示衍射级次，λ表示波长。

通过测量的数据，我们可以代入公式中计算出光栅常数。

需要注意的是，光栅常数的计算可能存在一定的不确定性。

这是因为实验中可能存在一些误差，例如仪器的误差、人为的误差等。

为了提高测量的准确性，我们可以多次重复实验，然后取平均值来减小误差。

光栅常数的确定还可以使用其他方法，例如使用干涉仪测量光栅的等效光程差。

不同的方法可能有不同的优缺点，可以根据实际情况选择合适的方法。

光栅常数是描述光栅特性的重要参数。

通过光栅衍射实验和相关的测量，我们可以确定光栅常数。

在实际应用中，准确确定光栅常数对于光栅的设计和应用非常重要。

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。

测定衍射光栅的光栅常数

测定衍射光栅的光栅常数实验仪器：透射光栅，分光计，低压汞灯实验目的：1。

了解分光计的结构和使用；2。

学会使用分光计测量光栅常数；3。

光栅的分辨本领和角色散率及其测量简要原理：光栅：一种常用的光学色散元件，在结构上具有空间周期性，它好似一块油大量等宽、等间距并且平行的细狭缝（或刻痕）组成的衍射屏。

光栅常数d ＝a ＋b 。

分光计：计算公式：λθk d =sin ，θ为衍射角；λ为谱线光波波长；k 为衍射级次（本实验测量1±级，则θλsi n =d ）分辨本领λ∆≡R ，λ为谱线的平均波长，λ∆为刚好可分辨的两条谱线的波长差（本实验使用两条黄双线做）角色散率λθ∆∆≡D ，θ∆为刚能分辨的两条谱线的衍射角之差，理论推导表明除波长的影响外级次越高角色散率越大。

主要步骤：1. 分光计中望远镜的调整（已经调节好，不必做）a ．调节目镜，看清分划板上一条竖直准线和与只此分其相交的两条水平线b ．将平面镜轻轻地贴近目镜，使目镜连同分划板上在物镜镜筒中前后缓慢移动，当在视场中看到分划板亮十字线的清晰反射像且无视差时停止移动分划板，锁紧目镜和分划板。

2．调节望远镜的光轴与仪器旋转主轴垂直a ．粗调：而用目测方法，调节望远镜、转台、准直管，使之处与水平位置 1111b ．细调（二分法调节）：将平面镜如右图所示放在小平台上，使平面镜正对望远镜，旋转使能在望远镜视场中看到亮十字的反射像，调节小平台下与该面相对应的一个调节螺丝，使十字反射像的水平位置向分划板上方的水平准线靠拢一半，再调节望远镜的俯仰调节螺丝，使亮十字线与分划板上方的十字线重合。

c ．将小平台旋转180度，重复上述步骤。

至此无论将平面镜的哪个面对准望远镜都能够使亮十字的反射像都能够与分划板上方的十字线重合。

3．准直管的调整a. 准直管发出平行光：点亮汞灯,从望远镜中观察被照亮的准直管狭缝的象,并调节狭缝的宽度与前后位置,使望远镜中观察到的狭缝象最清晰。