《大学物理实验》 实验十九 用透射光栅测光波波长及角色散率
用透射光栅测光波波长 物理实验报告
华南师范大学实验报告学生姓名 学 号 专 业 化学 年级、班级课程名称 物理实验 实验项目 用透射光栅测光波波长实验类型 □验证 □设计 □综合 实验时间 2012 年 3 月 21 实验指导老师 实验评分一、实验目的：1、加深对光的衍射和光栅分光作用基本原理的理解。
2、学会用透射光栅测定光波的波长及光栅常数。
二、实验原理：如图1所示，自透镜L 1射出的平行光垂直地照射在光栅Ｇ上。
透镜L 2将与光栅法线成θ角的衍射光会聚于其第二焦平面上的P θ点。
产生衍射亮条纹的条件可由光栅方程求得：λθk d =sin （k ＝±1，±2，…，±n ） （1）式中θ角是衍射角，λ是光波波长，k 是光谱级数，d 是光栅常数。
当k ＝０时，根据（1）式，任何波长的光都在0=θ的方向上，即各种波长的光谱线重叠在一起，形成明亮的零级光谱，对于k 的其它数值，不同波长的光谱线出现在不同的方向上（θ的值不同）， k 的正负两组光谱，对称地分布在零级光谱的两侧。
若光栅常数d 已知，在实验中测定了某谱线的衍射角θ和对应的光谱级k ，则可由（1）式求出该谱线的波长λ；反之，如果波长λ是已知的，则可求出光栅常数d 。
光栅方程对λ微分，就可得到光栅的角色散率θλθcos d kd d D ==（2） 角色散率是光栅、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谱线之间的角间距，当光栅常数d 愈小时，角色散愈大；光谱的级次愈高，角色散也愈大。
且当光栅衍射时，如果衍射角不大，则θcos 接近不变，光谱的角色散几乎与波长无关，即光谱随波长的分布比较均匀，这和棱镜的不均匀色散有明显的不同。
当常数d 已知时，若测得某谱线的衍射角θ和光谱级k ，可依（2）式计算这个波长的角色散率。
三、实验仪器：分光计，平面光栅，汞灯四、实验内容与步骤：测定衍射角从光栅的法线（零级光谱亮条纹）起沿一方向（如向左）转动望远镜筒，使望远镜中叉丝依次与第一级衍射光谱中紫、绿、黄（两条）四条谱线重合（注意使用望远镜方位角微调螺钉），并记录与每一谱线对应的角坐标的读数（两个游标φ1和φ1＇都要读。
用透射光栅测量光波波长及角色散率
实验九 用透射光栅测量光波波长及角色散率实验目的1、加深对光的衍射理论及光栅分光原理的理解；2、掌握用透射关光栅测定光波波长、光栅常数及角色散率的方法。
3、测量光波波长。
实验仪器分光计、透射光栅、汞灯。
实验原理1、光栅衍射及光波波长的测定由夫琅和费衍射理论，当波长为λ的单色光垂直入射至光栅上，满足光栅方程：)0,1,2,3,(k sin Λ==λθk d （1） 时，θ方向的光加强，其余方向的光几乎完全抵消。
式中d 为光栅常数，θ为衍射角。
若一直λ，则可求；若已知，则可求d d λ。
2、光栅的角色散率光栅在θ方向的角色散率为：θλθsin d k D =ΔΔ=（2） 测出d 及θ，可求出该方向的角色散率。
D3、光栅的分辨本领分辨本领是光栅的一重要参数，它表征光栅分辨光谱细节的能力。
设波长为λ和λλd +的不同光波，经光栅衍射形成两条谱线刚刚能被分开，则光栅的分辨本领R 为：λλd =R （3） 根椐瑞利判据，可得：kN R = （4）其中：k 为光谱级数，N 是光栅刻线的总数。
实验内容1、仪器调节：分光计的调节，见实验三。
载物台调水平后，使光栅平面与入射光垂直。
2、测光栅常数、光波波长、角色散率。
（1） 测光栅常数d ：根椐（1）式，只要测出第k 级光谱中波长λ已知的谱线的衍射角θ，就可求出d 值。
光谱级数k 由自己确定。
转动望远镜到光栅的一侧，使叉丝的竖直线对准已知波长的第k 级谱线的中心，纪录二游标值。
将望远镜转向光栅的另一侧，同上测量，同一游标的两次读数之差是衍射角θ的二倍。
重复测量几次，计算d 只及其标准不确定度。
（2）测量光波波长λ：由于光栅常量d 已测出，因此只要测出波长的第k 级谱线的衍射角θ，就可求出其波长的值λ（3）角色散率D ：用钠灯为光源，测量其1级和2级光谱中黄线的衍射角，二黄线的波长差λΔ，对钠光谱为0.597 nm ，结合测得的衍射角之差θΔ，求角色散D =λθΔΔ。
大学物理实验教案用透射光栅测定光波波长
大学物理实验教案实验名称：用透射光栅测定光波波长 实验目的：1、理解光栅衍射的基本原理与特点；2、掌握分光仪、光栅的调节要求与方法，掌握各步调节的目的和实现的判据；3、认识光栅光谱的分布规律，并能正确判别衍射光谱的级次；4、利用光栅测定光栅常量、光波波长。
实验仪器：分光计 透射光栅双面反射镜 汞灯 实验原理：若以单色平行光束垂直照射光栅，通过每个狭缝的光都会发生衍射，这些衍射光又在一些特殊方向上被透镜会聚于焦平面上一点后，因干涉加强而型成各级亮线，如图1，若衍射角为φ的光束经透镜会聚后互相加强，则角φ必须满足关系式,...)3,2,1,0(,sin =±=k k d k λϕ即光程差必须等于光波长的整数倍。
式中λ为单色光波长，k 是亮条纹级次，ϕk 为k 级谱线如果入射光是复色光，由于各色光的波长各不相同，则由公式（41-1）可以看出，其衍射角k ϕ也各不相同，经过光栅后，复色光被分解为单色光。
在中央0=k ，0=k ϕ 位置处，各色光仍将重叠在一起，形成0级亮条纹。
而在中央亮条纹两侧，各种波长的单色光产生各自对应的谱线，同级谱线组成一个光带，这些光带的整体叫做衍射光谱。
如图所示，它们对称地分布在中央亮条纹的两侧。
1、 测量光栅常数用汞灯光谱中的绿线（546.07nm λ=）作为已知波长测量光栅常数d 。
测量公式sin kk d λϕ=2、 测量波长用上面求出的光栅常数，测量光谱线的波长。
测量公式sin kd kϕλ=3. 光栅的角色散角色散是光栅的重要参数，它表示单位波长间隔内两单色谱线之间的角距离。
汞灯光谱中双黄线的波长差之差λ∆=2.06nm ，两条谱线偏向角之差ϕ∆和两者波长之差λ∆之比：λϕ∆∆=D 对光栅方程微分可有ϕλϕcos d kD =∆∆=由上式可知，光栅光谱具有如下特点：光栅常数d 越小，色散率越大；高级数的光谱比低级数的光谱有较大的色散率。
实验内容1、光栅的调节（1）调节分光计，使望远镜对准无穷远，望远镜轴线与分光计中心轴线相垂直，平行光管出射平行光。
光栅测光波波长实验报告物理实验报告用分光计和透射光栅测光波波长
光栅测光波波长实验报告物理实验报告用分光计和透射光栅测光波波长实验目的：用分光计和透射光栅测光波的波长，并验证光栅公式。
实验原理：透射光栅是由许多平行直线并紧密排列的光栅线组成的，当一束近似平行的光线垂直入射时，通过光栅后会发生衍射现象。
根据衍射原理，光栅上两个相邻的光栅线之间的距离称为光栅常数，记作d。
当入射光照射到光栅上时，光线会被衍射成许多不同角度的光线，这些衍射光线称为主光束或级次光线。
通过分光计可测得不同级次的衍射角度，并通过透射光栅实验公式进行计算，求得光波的波长。
实验器材：分光计、透射光栅实验步骤：1.调整分光计：将分光计放在实验台上，调整分光计的光束使其沿一条直线入射到透射光栅上。
2.将透射光栅固定在分光计位置，并保持垂直入射角。
3.调整分光计的角度，使得观察到的第一级次光线（最亮的一条）和参考线重合。
4.通过分光计测量不同级次光线（至少测量前五级次）的角度，并记录下来。
5.根据测得的角度，使用透射光栅公式计算不同级次光线对应的波长，求出平均波长。
6.对比计算结果，验证透射光栅公式的准确性。
实验注意事项：1.分光计调整需仔细，保持光线垂直入射。
2.观察光线和参考线的重合要准确。
3.测量时要注意准确记录各级次光线的角度。
4.使用透射光栅公式计算波长时，要对实验数据进行处理并求取平均值，增加结果的准确性。
5.实验结束后，要仔细清理实验器材。
实验结果与分析：根据实验数据和透射光栅公式，我们计算出了不同级次光线对应的波长，并求取了平均值。
通过对比计算结果和实验理论值的差异，我们可以得出实验结果的准确性。
结论：本次实验通过使用分光计和透射光栅，测量了光波的波长，并验证了光栅公式的准确性。
实验结果与理论预期基本吻合，证明了实验方法的可行性，并检验了透射光栅的工作原理。
同时，通过本实验，我们深入理解了光的衍射现象和光栅的作用，提高了我们在光学方面的实验操作能力。
物理实验报告《用分光计和透射光栅测光波波长》
物理实验报告《用分光计和透射光栅测光波波长》【实验目的】观察光栅的衍射光谱，掌握用分光计和透射光栅测光波波长的方法。
求物理实验《分光计的调整和三棱镜顶角的测定》的数据测三棱镜顶角时,只要满足L时的1与R时的1相差120,2也相差120L和R中1与2相差180就可以随便编数据了老师告诉我的哦很准的防抓取，提供内容。
【实验仪器】大学物理试验中分光计调节及三棱镜折射率的测量实验中如何判...移去中央载物台上的平面镜,用白纸在平行光管的物镜端检查并调节光源的位置以确保其发出的光在物镜的整个孔径上照明均匀将已经调节完毕的望远镜的内防抓取，提供内容。
分光计，透射光栅，钠光灯，白炽灯。
大学物理实验利用分光计测量折射率的思考题 1.答:不能说明望远镜光轴还没有调好。
因为将平面镜取下后,又放到载物台上(放的位置与拿下前的位置不同),这时平面镜已经不与仪器主轴平行了,所以不能说明望远镜光轴防抓取，提供内容。
【实验原理】大学物理实验思考题(分光计)1假设平面镜反射面已经和转轴平行,而望远镜光轴和仪器转轴成一定角度B,则反射的小十字像和平面镜转过180°后反射的小十字像的位置应该是怎样的?此时应如何调节?试...防抓取，提供内容。
光栅是一种非常好的分光元件，它可以把不同波长的光分开并形成明亮细窄的谱线。
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光栅分透射光栅和反射光栅两类，本实验采用透射光栅，它是在一块透明的屏板上刻上大量相互平行等宽而又等间距刻痕的元件，刻痕处不透光，未刻处透光，于是在屏板上就形成了大量等宽而又等间距的狭缝。
刻痕和狭缝的宽度之和称为光栅常数，用d 表示。
大学物理实验,分光计的调整和使用,用分光计测三棱镜的顶角,所...如经过零点,应在相应读数加上360°(或减去360°)后再计算。
【精品】用透射光栅测定光波的波长a
用透射光栅测定光波的波长摘要:光栅常量计算与光波波长的测量是大学光学实验里最基础和最具代表性的实验，它涉及的知识点很多，而且实验的操作性很强,通过本实验可以让大家跟好的理解分光计的调节和光学方面的相关计算，这两点对当代大学生是很有必要的，本文就以上两点重点进行描述。
关键词：关键字：光栅光谱线单色光光栅常量衍射衍射角引言:衍射光栅是利用多缝衍射原理使光波发生色散的光学元件,由大量相互平行、等宽、等间距的狭缝或刻痕所组成。
由于光栅具有较大的色散率和较高的分辨本领，故它已被广泛地装配在各种光谱仪器中.现代高科技技术可制成每厘米有上万条狭缝的光栅，它不仅适用于分析可见光成分，还能用于红外和紫外光波。
在结构上有平面光栅和凹面光栅之分，同时光栅分为透射式和反射式两大类。
本实验所用光栅是透射式光栅.光在传播过程中的衍射、散射等物理现象以及光的反射和折射等都与角度有关，一些光学量如折射率、波长、衍射条纹的极大和极小位置等都可以通过测量有关的角度去确定。
在光学技术中,精确测量光线偏折的角度具有十分重要的意义。
分光计是一种用于角度精确测量的典型光学仪器，常用来测量光波波长、折射率、色散率、观测光谱等。
由于该装置比较精密，操纵控制部分多而复杂，故使用时一定要严格按要求进行.特别是对于初学者，往往会感到一些困难。
但只要在调整、实验过程中，明确调节要求，注意观察现象,并努力运用已有的理论知识去分析、指导操作，一般也是能够掌握的。
分光计的调整思想、方法与技巧，在光学仪器中有一定的代表性，学会它的调节和使用方法，有助于掌握操作更为复杂的光学仪器。
一、实验目的:1．进一步熟悉掌握分光计的调节和使用方法；2．观察光线通过光栅后的衍射现象；3．测定衍射光栅的光栅常数、光波波长和光栅角色散.二、仪器和用具：分光计，透射光栅，汞灯，钠灯等。
三、实验原理：若以单色平行光垂直照射在光栅面上（图1—1),则光束经光栅各缝衍射后将在透镜的焦平面上叠加，形成一系列间距不同的明条纹（称光谱线）.根据夫琅和费衍射理论，衍射光谱中明条纹所对应的衍射角应满足下列条件：)3,2,1,0(sin =±=k k d k λϕ （1-1）式中d=a+b 称为光栅常数（a 为狭缝宽度，b 为刻痕宽度，参见图1—2)，k 为光谱线的级数，k ϕ为k 级明条纹的衍射角，λ是入射光波长。
物理实验报告《用分光计和透射光栅测光波波长》
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【实验仪器】分光计，透射光栅，钠光灯，白炽灯。
【实验原理】光栅是一种非常好的分光元件，它可以把不同波长的光分开并形成明亮细窄的谱线。
光栅分透射光栅和反射光栅两类，本实验采用透射光栅，它是在一块透明的屏板上刻上大量相互平行等宽而又等间距刻痕的元件，刻痕处不透光，未刻处透光，于是在屏板上就形成了大量等宽而又等间距的狭缝。
刻痕和狭缝的宽度之和称为光栅常数，用d 表示。
由光栅衍射的理论可知，当一束平行光垂直地投射到光栅平面上时，1 / 21透过每一狭缝的光都会发生单缝衍射，同时透过所有狭缝的光又会彼此产生干涉，光栅衍射光谱的强度由单缝衍射和缝间干涉两因素共同决定。
用会聚透镜可将光栅的衍射光谱会聚于透镜的焦平面上。
凡衍射角满足以下条件k = 0，±1，±2， (10)的衍射光在该衍射角方向上将会得到加强而产生明条纹，其它方向的光将全部或部分抵消。
式（10）称为光栅方程。
式中d为光栅的光栅常数，θ为衍射角，λ为光波波长。
当k=0时，θ= 0得到零级明纹。
当k = ±1，±2 …时，将得到对称分立在零级条纹两侧的一级，二级… 明纹。
实验中若测出第k级明纹的衍射角θ，光栅常数d已知，就可用光栅方程计算出待测光波波长λ。
【实验内容与步骤】1．分光计的调整分光计的调整方法见实验1。
---------------------------------------------------------------范文最新推荐------------------------------------------------------ 2．用光栅衍射测光的波长（1）要利用光栅方程(10)测光波波长，就必须调节光栅平面使其与平行光管和望远镜的光轴垂直。
用透射光栅测定光波波长
课 题 用透射光栅测定光波波长1、用透射光栅测定光栅常数、光波波长和光栅角色散；教 学 目 的 2、加深对光栅分光原理的理解；3、进一步熟悉分光计的使用方法。
重 难 点 1、用透射光栅测定光栅常数和光波波长；2、分光计的调节和使用。
教 学 方 法 实验室教学，讲授、讨论、实验操作相结合。
学 时 4学时衍射光栅是重要的分光元件。
由于衍射光栅得到的条纹狭窄细锐，衍射花样的强度强，分辨本领高，所以广泛应用在单色仪、摄谱仪等光学仪器中，光栅衍射原理也是x 射线结构分析、近代频谱分析和光学信息处理的基础。
光栅由大量相互平行、等宽、等间距的狭缝构成，应用透射光工作的称为透射光栅，应用反射光工作的称为反射光栅。
本实验用的是平面透射光栅。
一、实验仪器分光计、平面透射光栅、手持照明放大镜，双面镜、日光灯、电源等。
二、实验原理1、分光计的结构和工作原理（略）2、测量原理用平面透射光栅得到日光灯白光的夫朗和费衍射条纹，其中可以清晰的得到汞光谱中的绿线（546.07nm λ=），钠光谱中的二黄线（1589.592D nm λ=，2588.995D nm λ=）。
若d 为光栅常数，θ为衍射角，λ为光波波长，k 为光谱级数（0,1,2k =±±），则产生衍射亮条纹的条件为：sin d k θλ= （光栅方程）（1）测量光栅常数用汞灯光谱中的绿线（546.07nm λ=）作为已知波长测量光栅常数d 。
测量公式： sin k d λθ=（2）测量未知波长已知光栅常数d ，测量钠灯光谱中的二黄线波长1D λ和2D λ。
测量公式： sin d kθλ=（3）测量透射光栅的角色散已知钠光谱中的二黄线的波长差λ∆，测出钠光谱中的二黄线的衍射角，求光栅的角色散D 。
测量公式： D θλ∆=∆三、实验内容1、测量透射光栅的光栅常数；2、测量钠光谱中二黄线的波长；3、测量透射光栅的角色散。
四、实验步骤和数据记录1、分光计的调节 （1）调节要求分光计的调节要达到“三垂直”的几何要求和“三聚焦”的物理要求。
物理实验报告《用分光计和透射光栅测光波波长》
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【实验仪器】分光计，透射光栅，钠光灯，白炽灯。
【实验原理】光栅是一种非常好的分光元件，它可以把不同波长的光分开并形成明亮细窄的谱线。
光栅分透射光栅和反射光栅两类，本实验采用透射光栅，它是在一块透明的屏板上刻上大量相互平行等宽而又等间距刻痕的元件，刻痕处不透光，未刻处透光，于是在屏板上就形成了大量等宽而又等间距的狭缝。
刻痕和狭缝的宽度之和称为光栅常数，用d 表示。
由光栅衍射的理论可知，当一束平行光垂直地投射到光栅平面上时，1 / 21透过每一狭缝的光都会发生单缝衍射，同时透过所有狭缝的光又会彼此产生干涉，光栅衍射光谱的强度由单缝衍射和缝间干涉两因素共同决定。
用会聚透镜可将光栅的衍射光谱会聚于透镜的焦平面上。
凡衍射角满足以下条件k = 0，±1，±2， (10)的衍射光在该衍射角方向上将会得到加强而产生明条纹，其它方向的光将全部或部分抵消。
式（10）称为光栅方程。
式中d为光栅的光栅常数，θ为衍射角，λ为光波波长。
当k=0时，θ= 0得到零级明纹。
当k = ±1，±2 …时，将得到对称分立在零级条纹两侧的一级，二级… 明纹。
实验中若测出第k级明纹的衍射角θ，光栅常数d已知，就可用光栅方程计算出待测光波波长λ。
【实验内容与步骤】1．分光计的调整分光计的调整方法见实验1。
---------------------------------------------------------------范文最新推荐------------------------------------------------------ 2．用光栅衍射测光的波长（1）要利用光栅方程(10)测光波波长，就必须调节光栅平面使其与平行光管和望远镜的光轴垂直。
实验： 用透射光栅测定 光波波长
实验：用透射光栅测定光波波长实验目的：本实验通过使用透射光栅测定光波波长，让学生掌握使用透射光栅进行光学实验的方法和技巧，加深对光学原理和光谱分析的理解。
实验原理：透射光栅是一种特殊的光学元件，它对透过它的光线进行分散和色散，将光谱色散成不同波长的光。
透射光栅是由一系列周期性的条纹组成的，每个条纹都由一定厚度的透明介质（通常是玻璃或塑料）构成，条纹之间的距离通常为成百上千个纳米，这就决定了光线经过光栅时发生的衍射规律。
在衍射的过程中，经过光栅的光束被分散成一系列波长不同的光的光束。
这些光束的分散角度取决于光栅的周期和波长，以及入射光束的入射角度。
在实验中，透射光栅通常用于测量光波长，因为光的颜色可以通过波长来确定。
实验步骤：1.准备透射光栅、白炽灯、物镜镜头和显微镜，将透射光栅固定在物镜镜头下方的导轨上。
2.打开白炽灯，将光线照射在光栅表面上，并调节入射角度，使得入射光通过光栅之后，分散成一系列光束。
3.观察衍射光的分散情况，调整显微镜的焦距，将光谱线聚焦到视野的中心，并用尺子测量出光谱线的距离。
4.使用标准光谱线对比，找出对应的光谱线，确定它们的波长，并计算出平均波长。
实验注意事项：1.实验中要小心光线的安全，不要盯着强光看，以免眼睛受损。
2.调节入射光的角度时，要注意避免光栅倾斜或移动，否则会影响实验结果。
3.实验数据的准确性也取决于透射光栅的质量和精度，因此要选用质量较好的光栅。
实验结果：在实验中，我们可以通过观察和测量光谱线的距离，来确定对应的光谱线波长。
在使用标准光谱线对比后，可以得到不同光谱线的波长，从而计算出平均波长。
实验结果的准确性取决于实验数据的精度和分析方法，因此要认真记录实验数据并进行统计分析。
结论：。
用透射光栅测量光波波长
补5 用透射光栅测量光波波长光栅是重要的分光元件，和棱镜一样，被广泛应用于单色仪，摄谱仪等光学仪中。
光栅实际上是一组数量极大的平行排列的，等宽、等距狭缝。
应用透射光工作的称为透射光栅，应用反射光工作的称为反射光栅。
本实验主要采用透射光栅来进行测量。
【实验目的】1.加深对光栅分光原理的理解。
2.使用透射光栅测定光栅常量，光波波长和光栅角色散。
3.进一步练习分光计的调节和使用，并了解在测量中影响测量精度的因素。
【实验仪器】分光计，平面透射光栅，汞灯，钠灯，等。
【实验原理】如图B5-1所示，设S 为位于透镜L 1物方焦面上的细长狭缝光源，G 为光栅，光栅上相邻狭缝的间距为d 。
自光源S 射出的光，经透镜L 1后，成为平行光且垂直照射于光栅平面G 上，平行光通过光栅狭缝时产生衍射，凡与光栅法线成θ角的衍射光经透镜L 2后，会聚于象方焦平面的θP 点，其产生衍射亮条纹的条件为λθk d =sin (B5-1)(B5－1)式称为光栅方程，式中θ为衍射角，λ为光波波长，k 是光谱级数(k = 0，±1，±2…)，d 称为光栅常量。
衍射亮条纹实际上是光源狭缝的衍射象，是一条条锐细的亮线。
当k =0时，在θ=0的方向上，各种波长的亮线重叠在一起，形成白色的零级亮线。
对于k 的其它数值，不同波长的亮线出现在不同方向上，形成光谱，此时各波长的亮线称为光谱线。
而与k 的正、负两组值所对应的两组光谱，则对称地分布在零级亮线的两侧。
因此，可以根据式(B5-1)在测定衍射角θ的条件下，确定d 和λ间关系（通常考虑k =±1时的情形），也就是说只要知道光栅常量d ，就可以求出未知光波长λ；反之，当某特征光的波长λ为已知时，就可以求出光栅常量d 。
这样就为我们进行光谱分析提供了方便而快捷的方法。
式(B5-1)的推导十分简单，因为θsin d 就是相邻两狭缝光的光程差，光程差为波长的整数倍时，显然有相干光干涉会增强，各狭缝的光束增强形成相应波长光波的亮线。
物理实验报告《用分光计和透射光栅测光波波长》-总结报告模板
物理实验报告《用分光计和透射光栅测光波波长》-总结报告模板物理实验报告《用分光计和透射光栅测光波波长》【实验目的】观察光栅的衍射光谱，掌握用分光计和透射光栅测光波波长的方法。
【实验仪器】分光计，透射光栅，钠光灯，白炽灯。
【实验原理】光栅是一种非常好的分光元件，它可以把不同波长的光分开并形成明亮细窄的谱线。
光栅分透射光栅和反射光栅两类，本实验采用透射光栅，它是在一块透明的屏板上刻上大量相互平行等宽而又等间距刻痕的元件，刻痕处不透光，未刻处透光，于是在屏板上就形成了大量等宽而又等间距的狭缝。
刻痕和狭缝的宽度之和称为光栅常数，用d 表示。
由光栅衍射的理论可知，当一束平行光垂直地投射到光栅平面上时，透过每一狭缝的光都会发生单缝衍射，同时透过所有狭缝的光又会彼此产生干涉，光栅衍射光谱的强度由单缝衍射和缝间干涉两因素共同决定。
用会聚透镜可将光栅的衍射光谱会聚于透镜的焦平面上。
凡衍射角满足以下条件k = 0，±1，±2， (10)的衍射光在该衍射角方向上将会得到加强而产生明条纹，其它方向的光将全部或部分抵消。
式（10）称为光栅方程。
式中d为光栅的光栅常数，θ为衍射角，λ为光波波长。
当k=0时，θ= 0得到零级明纹。
当k = ±1，±2 …时，将得到对称分立在零级条纹两侧的一级，二级… 明纹。
实验中若测出第k级明纹的衍射角θ，光栅常数d已知，就可用光栅方程计算出待测光波波长λ。
【实验内容与步骤】1．分光计的调整分光计的调整方法见实验1。
2．用光栅衍射测光的波长（1）要利用光栅方程(10)测光波波长，就必须调节光栅平面使其与平行光管和望远镜的光轴垂直。
先用钠光灯照亮平行光管的狭缝，使望远镜目镜中的分划板上的中心垂线对准狭缝的像，然后固定望远镜。
将装有光栅的光栅支架置于载物台上，使其一端对准调平螺丝a ，一端置于另两个调平螺丝b、c的中点，如图12所示，旋转游标盘并调节调平螺丝b或c ，当从光栅平面反射回来的“十”字像与分划板上方的十字线重合时，如图13所示，固定游标盘。
利用透射光栅测定光波波长
3—13利用透射光栅测定光波波长透射光栅是平面衍射光栅的一种。
平面衍射光栅，简称光栅,是利用多缝衍射原理使光发生色散的一种光学元件,它实际上是一组数目极多、平行等距、紧密排列的等宽狭缝。
通常分为透射光栅和平面反射光栅。
透射光栅是用金刚石刻刀在平面玻璃上刻许多平行线制成的,被刻划的线是光栅中不透光的间隙。
而平面反射光栅则是在磨光的硬质合金上刻许多平行线。
实验室中通常使用的光栅是由上述原刻光栅复制而成的,一般每毫米约250～600条线。
60年代以来,随着激光技术的发展又制出了全息光栅。
由于光栅衍射条纹狭窄细锐,分辨本领比棱镜高,所以常用光栅作摄谱仪、单色仪等光学仪器的分光元件,来测定谱线波长、研究光谱的结构和强度等,另外光栅还应用于计量、光通信和信息处理等方面。
一、[实验仪器]分光计、平面透射光栅、汞灯二、[实验原理]若以波长为λ的单色平行光垂直照射在光栅平面上,则透过各狭缝的光因衍射将向各个方向传播,经透镜会聚后相互干涉,并在透镜焦平面上某些位置形成细而亮的明条纹。
明条纹由光栅方程决定λθk d =sin （1）式中b a d +=为光栅常数,a 为光栅每条狭缝的宽度,b 为刻痕宽度,k 为明条纹的级数() 2,1,0±±=k ,θ是第k 级明条纹的衍射角,如图3—13—1所示。
如果入射光不是单色光,由光栅方程可以看出,对于同一级谱线,复色光的波长不同,因而其衍射角θ也各不相同,于是复色光将被分解,而在中央0=k ,0=θ处,复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地分布着() 2,1,0±±=k 级光谱,各级光谱都按波长的大小依次排成一组彩色谱线,称为光栅光谱,如图3—13—1所示。
若已知光栅常数d ,用分光计测出第k 级光谱中某一明条纹的衍射角θ,则可根据光栅方程计算出该明条纹所对应的单色光的波长。
反之,若已知入射光的波长,用分光计测出衍射角θ,即可求出光栅常数。
用透射光栅测定光波波长
再 见 ！ 金山软件有限公司 演讲调节好（望远镜接收平行光并处于水平 状态，载物台水平，准直管水平并产生平行光）。
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
b b ，物平台台下，方看两到个由调 光节栅螺反丝射的1 “和小b 3 十中字垂叉面丝上”。像左，右调转节动1 载b或物3
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。
将望远镜隔着光栅对准准直管，使零级光谱和分划板中
b 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
b2
二． 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 等时，调节载物平台下方的另一个螺丝 ，使零级谱线两旁 的谱线等高。由于调节螺丝 会使小十字叉丝像偏离调整用 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。
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透射光栅测定光波波长
大学物理实验 演讲人姓名
物电学院普物教研室
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实验目的】
1、进一步巩固分光计的调节与使用技巧；
演2讲人、姓名利用光栅测定光栅常量、光波波长。
分光计、平面透 射光栅、低压汞 灯、平面镜等。
【实验仪器】
【实验原 理】
光栅方程为：
是光学色散元件，为一组 数目极多的等宽、等间距 平行排列的狭缝。
光栅：
d sk i n k (k 0 ,1 ,2 )
分光原理如右图所示：
谱线特点：
用透射光栅测定光波波长(教材版)
用透射光栅测定光波的波长实验目的1、加深对光栅分光原理的理解；2、用透射光栅测定光栅常量，光波波长和光栅角色散；3、了解分光汁的结构，学习正确调节和使用分光计的方法。
实验仪器分光计，平面透射光栅，汞灯，单缝（宽度可调）实验原理1. 分光计的结构分光计主要由平行光管、望远镜、载物台和读数装置四部分组成，其结构如图1所示。
平行光管用来发射平行光，望远镜用来接收平行光，载物台用来放置三棱镜、平面镜、光栅等物体，读数装置用来测量角度。
图1 分光计结构图149°+22ˊ→149°22ˊ 149°30ˊ+14ˊ→149°44ˊ图 2 角游标的读数示例分光计上有许多调节螺丝，它们的代号、名称和功能见下表:代号名称功能1 平行光管光轴水平调节螺丝调节平行光管光轴的水平方位（水平面上方位调节）2 平行光管光轴高低调节螺丝调节平行光管光轴的倾斜度（铅直面上方位调节）3 狭缝宽度调节手轮调节狭缝宽度（0.02～2.00mm）4 狭缝装置固定螺丝松开时，调平行光；调好后锁紧，以固定狭缝装置5 载物台调平螺丝（3只）台面水平调节（本实验中，用来调平面镜和三棱镜折射面平行于中心轴。
）6 载物台固定螺丝松开时，载物台可单独转动、升降，锁紧后，使载物台与游标盘固联7 叉丝套筒固定螺丝松开时，叉丝套筒可自由伸缩、转动（物镜调焦）；调好后锁紧，以固定叉丝套筒8 目镜调焦轮目镜调焦用（调节8，可使视场中叉丝清晰）9 望远镜光轴高低调节螺丝调节望远镜光轴的倾斜度（铅直面上方位调节）10 望远镜光轴水平调节螺丝（在图后侧）调节望远镜光轴的水平方位（水平面上方位调节）11 望远镜微调螺丝（在图后侧）在锁紧13后，调11可使望远镜绕中心轴微动12 刻度盘与望远镜固联螺丝松开l2，两者可相对转动；锁紧12，两者固联，才能一起转动13 望远镜止动螺丝（在图后侧）松开13，可用手大幅度转动望远镜；锁紧13，微调螺丝11才起作用14 游标盘微调螺丝锁紧l5后，调l4可使游标盘作小幅度转动15 游标盘止动螺丝松开15，游标盘能单独作大幅度转动；锁紧15，微调螺丝14才起作用分光计的读数装置由刻度盘和游标盘两部分组成。
光栅测光波波长 实验报告物理实验报告用分光计和透射光栅测光波波长
0 得到零级明纹。当 k
行光管和望远镜的光轴垂直。先用钠光灯照亮平行光管的狭缝，使望远镜
=
目镜中的分划板上的中心垂线对准狭缝的像，然后固定望远镜。将装有光
±1，
栅的光栅支架置于载物台上，使其一端对准调平螺丝 a，一端置于另两个
±2
调平螺丝 b、c 的中点，如图 12 所示，旋转游标盘并调整调平螺丝 b 或 c，
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光栅测光波波长 实验报告物理实验报告用分光计和 透射光栅测光波波长
痕和狭缝的宽度之和称为光栅常数，用 d 表示。 由光栅衍射的理论可知，当一束平行光垂直地投射到光栅平面上时，
1 ---真理惟一可靠的标准就是永久自相符合 物理试验报告《用分光计和透射光栅测光波波长》 【试验目的】 观看光栅的衍射光谱，把握用分光计和透射光栅测光波波长的方法。 【试验仪器】 分光计，透射光栅，钠光灯，白炽灯。 【试验原理】 光栅是一种特别好的分光元件，它可以把不同波长的光分开并形成光 明细窄的谱线。 光栅分透射光栅和反射光栅两类，本试验接受透射光栅，它是在一块 透亮的屏板上刻上大量互相平行等宽而又等间距刻痕的元件，刻痕处不透 光，未刻处透光，于是在屏板上就形成了大量等宽而又等间距的狭缝。刻
2．试验用的光栅是由明胶制成的复制光栅，衍射光栅玻璃片上的明胶
度盘上对径方向上的两个角度θ0 和θ0/，并记入表 4
部位，不得用手触摸或纸擦，以免损坏其外表刻痕。
中。
3．转动望远镜前，要松开固定它的螺丝；转动望远镜时，手应持着其
②
支架转动，不能用手持着望远镜转动。
右转望远镜，找到一级像，并使之与分划板上的中心垂线重合，读出
【数据记录及处理】
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用透射光栅测光波波长
3．测定光波波长 选择汞灯光谱中的蓝色或其他颜色 的谱线进行测量，测出相应于 k = ±1 级谱线的衍射角，重复测3次后取平 均值。将测出的光栅常数 d 代入 （1）式，就可计算出相应的光波波 长。并与标称值进行比较。
4．测量光栅的角色散 用汞灯为光源，测量第2级光谱中 双黄线的衍射角，双黄线的波长差∆λ ， 汞光谱为 2.，结合测得的衍射 06nm ∆ϕ 角之差 ，求角色散 。 ∆ϕ D= ∆λ
dλ d cos ϕ
角色散是光栅、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谱 线之间的角距离。 由式（2）可知，光栅常量越小，角色散 愈大；此外，光谱的级次越高，角色散 也愈大。而且光栅衍射时，如果衍射角 不大，则近于不变，光谱的角色散几乎 与波长无关，即光谱随波长的分布比较 均匀，这和棱镜的不均匀色散有明显的 不同。
用透射光栅测光波波长
【实验目的】 实验目的】 1．进一步熟练掌握分光计的调节和 使用方法。 2．观察光线通过光栅后的衍射现 象。 3．测定衍射光栅的光栅常数、光 波波长和光栅角色散。
【仪器及用具 仪器及用具】 仪器及用具 分光计，透射光栅，汞灯等。 实验原理】 【实验原理】 光
栅 L1 L2
Pϕ
【实验内容】 实验内容】 1．分光计及光栅的调节 按分光计的要求调节好分光计。即 望远镜聚焦于无穷远；载物台、望 远镜光轴处于水平；准直管发出平 行光；望远镜和准直管共轴且与分 光计转轴正交。
2．测定光栅常数 用望远镜观察各条谱线，然后测 量相应于 k = ±1 级的汞灯光谱中的绿 线（λ = 546.1nm）的衍射角，重复测3 次后取平均值，代入（1）式， 求 出光栅常数。
ϕ
P0
根据夫琅和费衍射理论，衍射光谱中明条 纹所对应的衍射角ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ满足下列条件： （1） d sin ϕ k = ± kλ 式中 d = a + b 称为光栅常数（为狭缝宽度， 为刻痕宽度，参见图2），为光谱线的级数， 为级明条纹的衍射角，是入射光波长。该 式称为光栅方程。
大学物理实验用透射光栅测定光波波长
11
分光计的调节与使用
12
1.分光计的结构
13
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
2．如何判定平行光管已发出平行光？如何判断平行光垂直入射到光栅上？ 答：调节望远镜适合观察平行光，其光轴垂直于分光计的中心轴，调节平行 光管光轴垂直于分光计的中心轴，转动望远镜正对平行光管，如果在望远镜中 看到清晰的狭缝像，则可判定平行光管已发出平行光。
把光栅按图4.17-4安置在平台上，然后以光栅面作为反射面，用自准法 调节光栅面与望远镜光轴垂直。转动游标盘，调节调平螺丝B1和B2使从光栅面 反射回望远镜的亮十字与分划板上方的黑十字丝重合，此时，若狭缝象、亮十 字的垂直线和分划板垂直线三者重合，则判断平行光垂直入射到光栅上。
蓝 UC (蓝 ) 435 .1 0.9nm
黄1 UC (黄1) 580 1nm
黄2 UC (黄2 ) 578 1nm
10
【思考题】
1.实验条件是入射光垂直入射到光栅表面，为满足实验条件，对光栅的调节 要求是：（1）调节光栅平面垂直与平行光管光轴；（2）调节光栅刻线与分光 计转轴平行。在测量衍射角的过程中，注意必须锁定游标盘，从而保证入射光 与光栅的垂直关系。
k 1
光栅衍射光谱示意图
3
【实验内容】
一．调整分光计
狭缝像
调节望远镜适合观察平行光，方法见4.16
（1）调节平行光管发出平行光 （2）调节行光管光轴垂直于分光计的中心轴
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（2）测光波波长 转动望远镜，观测紫光的第一级谱线，测出其对应的角位置，利用已测出的光栅常数d ， 就可算出紫光的波长。重复二次，取平均值，并与公认值比较，计算其测量误差。 （3）测角色散率
利用上面的方法，在 k = ±1 时测出汞灯的两条黄线λ1及λ2的衍射角θ i ，代入（1）式 算出λ1及λ2，再由 （2）式求出光栅的角色散率D。
四、实验内容和步骤
1、分光计的调节
分光计的调节步骤是：(1)调节望远镜聚焦于无穷远处；(2)
使望远镜光轴垂直于分光计转轴；(3) 平行光管产生平行光且光
轴垂直于分光计转轴。具体的调节方法参阅分光计的调节和使
用。
2、光栅的调节
（1）调节光栅平面使之平行于仪器转轴并垂直于平行光管 光轴
先将望远镜叉丝对准平行光管狭缝，并固定望远镜。按图
174
实验十九 用透射光栅测光波波长及角色散率
衍射光栅是一种分光元件，由于其基质材料不同而有透射光栅和反射光栅两类。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在一块平面 玻璃上刻划而成的。反射光栅则是刻划在精研过的硬质金属面上，用这种方法刻制的光栅， 由于要求非常精密，因而制造困难，所以价格非常昂贵，而平常所用的光栅大都是复制品。 如今由于单色性好的激光的出现，应用其干涉原理制成了全息光栅，制造容易，价格便宜， 从而使得光栅摄谱仪在现代技术上有极其广泛的应用，光栅实验也得以普及。本实验用的 光栅是一块透射光栅。
便可求出光栅常数 d 。 2. 光栅的角色散率
如果光源中包含几种成份的光波，根据衍射方程，在同一级谱线(除零级外)中，不同
波长的光波就有不同的衍射角θ ，从而在同一级谱线中形成多条单色谱线，如图 2 所示。 对于第 k 级谱线，设相邻两单色谱线对应的波长差为 Δλ ，衍射角之差为 Δθ ，定义该光 栅在θ 方向的角色散率Ｄ为
时，θ 方向的光将加强，其它方向的光将减弱甚 至完全抵消。式中 θ 是衍射角，d 是缝距又常称
图１ 光栅衍射原理图
为光栅常数（d = a + b ，其中 a 是刻痕宽度，b 为狭缝宽度），k 为衍射光谱的级数，λ
是光的波长。如果用会聚透镜将这些衍射后的光
会聚起来，可以在透镜的焦平面上看到衍射后的
光谱。
由光栅方程可知，对于所有波长的光，其零
级谱线都在 θ＝0 的方向上，其它各级谱线对称
地分布在零级条纹两侧。当已知光栅常数 d 时，
只要测出第 k 级(实验中取 k ＝1)谱线的衍射角
θ ，就可以求得产生衍射的光波的波长 λ 。反
之，入射光波长 λ 已知，通过测定衍射角 θ ，
171
图 2 光栅光谱示意图
五、数据记录和处理 表一光栅常数、波长的测定
光栅数 d =
绿光 λ g ＝5460.7Å
紫光
λv = ± Å
cm
θ+ θ|θ+ -θ-|
θ1＝
1 2
|θ+
-θ-|
平均θ1 θ+ θ-
|θ+ -θ-|
1 2
|θ+
-θ-|
平均θ1
1
左游标
右游标
2
左游标
右游标
173
黄光 角色散率 D=
表二光栅角色散率的测定
λ1＝
Å
λ2＝
Å
θ+ θ|θ+ -θ-|
θ1＝
1 2
|θ+
-θ-|
平均θ1
λ1
左游标 右游标
λ2
左游标
右游标
六、注意事项
1. 光栅表面禁止用手或其它物体触摸,注意光栅的拿法。 2. 光栅的位置要按图 3 放置，调节时要注意次序。 3．测量一个角度ө的过程中，要注意游标是否越过度盘的零刻度线，如果跨越 0º ，则
应按公式θ
= 360°
−
1 2
[(v2′
− v2 ) + (v1′ − v1] )
计算。
七、思考与问答 1．在使用光栅方程时，入射光应满足什么条件?实验中是如何实现的?如何检查条件 是否满足? 2．仍然用本实验的分光计，但给您换一光栅常数相同但刻痕数更多的光栅，能否提 高分辨本领从而分开精细的谱线？ 3．比较光栅和棱镜的分光原理，并分析这两种光谱的特点。
一、实验目的
1．了解分光计的结构，学会正确的调整方法； 2． 加深对光的衍射理论及光栅分光原理的理解； 3． 学会用透射光栅测定光波波长、光栅常数及角色散率。
二、实验原理
1. 光栅衍射及光波波长的测定
根据夫琅禾费衍射理论，若以单色平行光
垂直地入射到透射光栅上（如图 1 所示），当满
足光栅方程：
d sinθ = kλ (k=0, ±1, ±2 ,……) （１）
图 3 光栅在载物可能做到光栅平面垂直平分Z1 Z2 ，转动读数圆盘，并调节螺钉 Z1 、Z2 直至望远镜中从光栅平面反回来的叉丝像（“十”字亮线）与叉丝（望远镜目镜分划 板上“十”型刻线上部“十”字线）重合；把平台连同光栅转过 1800，重复以上步骤，如果这
D = Δθ Δλ
（２）
角色散率是表征光栅基本特性的物理量之一，对（１）式两边求微分，并结合（２）可得
D= k d cosθ
（３）
如果已知衍射级次 k 和光栅常数 d ,通过测出衍射角θ ，即可求出该衍射方向的角色
散率 D 。
三、实验仪器
JJY 型1′ 分光计、光栅 、汞灯、手持照明放大镜、光学双面反射镜。
3、测光栅常数、光波波长及角色散率 （1）测光栅常数 转动望远镜（注意游标盘不能与度盘及望远镜连动）分别测出中央亮条纹两侧的绿谱线 （汞灯的绿谱线波长λ＝546.1nm）的第一级衍射角所对应的角位置，则其第一级衍射角为：
θ1
=
1 2
θ+1
− θ −1
，重复进行二次，取平均值，代入（1）式求得光栅常数d 。
两个位置上两组叉丝都重合，至此光栅平面与仪器转轴平行，并垂直于平行光管，随即固
定圆盘。
（2）调节光栅使其刻痕与转轴平行
转动望远镜，一般就可以看见一级谱线，分别位于零级两侧，注意观察叉丝交点是否
在各条谱线的中央，如果不是，可调节图3中的螺丝Z3（注意不要再动Z1 、Z2）。调好后再回
172
头检查光栅平面是否仍保持和转轴平行，如果有了改变，就要反复多次调节，直到（1）、（2） 两个要求都满足为止。