05中南大学大学物理实验:用衍射光栅测光波波长

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光栅衍射实验—光波波长的测量

光栅衍射实验—光波波长的测量

光栅衍射实验—光波波长的测量光栅衍射实验是一种利用光栅条纹进行衍射的实验方法,通过测量衍射条纹的位置及其对比度等参数,可以求出光波的波长,并且还可以用来研究光栅的特性。

一、实验原理1.光栅的概念光栅是一种特殊的光学元件,它是由若干个平行排列的细缝或反射率不同的条纹组成的,当光线垂直入射到光栅上时,经过衍射后,会形成一系列等间距、亮暗交替的光条纹。

这些光条纹的位置和强度是与光波的波长和光栅的特性相关的。

2.光栅衍射的原理当一束平行光垂直入射到光栅上时,在光栅的每个细缝处都会产生不同程度的衍射,形成多个次级光源,这些次级光源再次经过衍射后形成的干涉条纹就是我们所要研究的光谱。

在光栅衍射中,由于光栅条纹之间的间隔很小,因此形成的光谱具有非常高的分辨率。

3.衍射条纹的位置根据衍射理论,在一般情况下,衍射条纹的位置由以下公式给出:d*sinθ = mλ其中,d是光栅的格距,θ是衍射角度,m是整数,表示衍射的级次,λ是光波的波长。

4.扩展光源的作用为了使衍射条纹更加明显、清晰,实验中一般采用扩展光源的方法,不仅可以提高对比度,减小空间干涉等因素对结果的影响,还可以使得整个光栅区域都能够有光照射,避免产生阴影和动态散斑等现象。

二、实验步骤1.实验器材:光栅、氢灯、狭缝、屏幕等。

2.调整光源:将氢灯放置在与狭缝相距15~20cm的位置,用狭缝筛选出单色光源。

3.调整光路:将单色光经过准直透镜后垂直入射到光栅上,同时加入扩展光源,使得整个光栅区域都得到光照射。

4.观察条纹:将屏幕置于衍射的适当位置,观察衍射条纹,测量其位置及对比度等参数,调整前面的步骤,使得衍射条纹达到最佳状态。

5.绘制波长和强度图:用测得的衍射条纹位置和对比度计算光波的波长,组织数据,绘制波长和强度图。

三、实验注意事项1.实验过程中要注意安全,避免光源伤害眼睛。

2.光栅表面要保持干净,防止灰尘和污垢的影响。

3.光路的调整要耐心,确保光线的准确垂直入射到光栅上。

光栅衍射测光的波长步骤

光栅衍射测光的波长步骤

光栅衍射测光的波长步骤
光栅衍射是一种测量光的波长的方法。

以下是光栅衍射测光的波长的步骤:
1. 准备实验装置:需要一个光源、一个光栅、一个屏幕和一个测量器具(例如尺子或显微镜)。

2. 将光源置于一定距离外,并确保光线垂直射向光栅。

3. 将光栅置于光线路径上,并确保光线通过光栅时是平行的。

4. 将屏幕放置在光栅后方,以接收通过光栅的光线。

5. 调整屏幕的位置,使得通过光栅的光线在屏幕上形成清晰的衍射条纹。

6. 使用测量器具测量衍射条纹之间的距离,即光栅条纹的间距。

7. 使用衍射公式计算光的波长。

光栅的衍射公式为:d·sinθ= m·λ,其中d为光栅的间距,θ为衍射角度,m为整数,λ为波长。

8. 将测得的衍射角度代入衍射公式,计算波长。

注意事项:
- 在实验过程中,确保光线的方向和光栅的位置是准确的,以获得准确的结果。

- 尽量使用单色光源,以便获得清晰的衍射条纹。

- 重复实验多次,取平均值以增加测量的准确性。

光栅衍射与光波波长的测定实验报告

光栅衍射与光波波长的测定实验报告

光栅衍射与光波波长的测定实验报告目录一、实验目的 (2)1. 理解光栅的基本原理和作用 (2)2. 学会使用光栅光谱仪进行光栅衍射实验 (3)3. 测定入射光和衍射光的波长 (4)二、实验原理 (5)1. 光栅方程 (6)2. 惠更斯-菲涅耳原理 (7)3. 菲涅耳衍射 (7)4. 夫琅禾费衍射 (8)5. 光波波长测定 (10)三、实验仪器与材料 (11)1. 光栅光谱仪 (11)2. 可调谐激光器 (12)3. 高精度光杠杆 (14)4. 微倾螺旋 (15)5. 滤光片 (16)四、实验步骤 (17)五、实验数据与结果分析 (19)1. 记录实验过程中的所有数据,包括衍射图谱、波长计算值等 (20)2. 对比实验数据与理论预期,分析光栅性能和波长测定结果的准确性213. 编写实验报告,总结实验过程、结果与讨论 (22)六、实验误差分析与改进措施 (22)1. 分析实验误差来源,如仪器误差、操作误差等 (24)2. 提出改进措施,如优化仪器设置、提高操作技能等 (25)3. 对实验结果进行修正,以提高测量精度 (26)七、实验结论 (27)一、实验目的本实验旨在通过光栅衍射与光波波长的测定,深入理解光栅的基本原理及其在光学信息处理、通信和显示技术等领域的应用。

实验过程中,我们将观察并分析光栅产生的衍射图样,测量光波波长,并探究光栅常数与衍射效率之间的关系。

通过实验操作,培养学生的动手能力和科学实验素养,提高其解决实际问题的能力。

1. 理解光栅的基本原理和作用本实验旨在探究光栅衍射现象与光波波长的关系,为了更好地理解实验内容,我们首先需深入理解光栅的基本原理和作用。

光栅是一种具有周期性结构的光学元件,其表面由一系列等宽等间距的狭窄透光条和遮挡条组成。

当光束入射到光栅上时,由于光栅的周期性结构,会发生衍射现象。

衍射是波(如光波)在遇到障碍物或穿过小孔时产生的一种物理现象,光波会被分散成不同的方向,形成明暗相间的条纹。

光栅衍射法测光波波长实验报告

光栅衍射法测光波波长实验报告

光栅衍射法测光波波长实验报告目录一、实验目的与要求 (2)1. 实验目的 (2)2. 实验要求 (3)二、实验原理 (3)1. 光栅基本原理 (4)2. 衍射原理简介 (5)3. 光波波长测量方法 (6)三、实验仪器与材料 (7)1. 主要仪器 (8)双缝干涉仪 (8)读取装置 (9)2. 实验材料 (11)光波源 (11)透明介质 (13)测量尺 (14)四、实验步骤 (15)1. 光路搭建 (16)2. 数据采集 (18)3. 数据处理 (19)4. 结果分析 (20)五、实验结果与讨论 (20)1. 实验数据记录 (21)2. 数据处理与分析 (22)3. 结果讨论 (23)实验误差分析 (24)结果合理性探讨 (25)六、实验结论与展望 (26)1. 实验结论 (27)2. 实验不足与改进 (28)3. 未来研究方向 (30)一、实验目的与要求本次实验的目的是通过光栅衍射法测量光波的波长,光栅衍射作为一种重要的光学现象,在研究光的波动性和干涉性方面具有重要的应用价值。

通过本实验,我们希望能够加深对光栅衍射现象的理解,并准确地测量出光波的波长,进一步探究光波的特性。

本实验旨在通过光栅衍射法测量光波波长,加深对光栅衍射现象的理解,掌握相关实验技能和技术,为今后的学习和研究打下坚实的基础。

1. 实验目的理论联系实际:将所学的光学理论应用于实际问题解决中,通过实验手段验证理论的正确性。

掌握光栅衍射的基本原理:通过实验观察并分析光栅衍射现象,理解光栅对光的散射作用以及衍射图样的形成机制。

学习使用光栅仪器:熟练掌握光栅测长仪的使用方法,能够准确测量光栅常数。

提高实验技能:通过实际操作,提高动手能力、分析问题和解决问题的能力,培养科学严谨的实验态度。

拓展知识面:了解现代光学技术在其他领域的应用,如光谱分析、光学计量等,激发对光学技术的兴趣和探索欲望。

2. 实验要求准备实验器材,包括光源、光栅、透镜、光学仪器等。

用光栅测量光波波长操作流程

用光栅测量光波波长操作流程

用光栅测量光波波长操作流程一、准备工作。

咱要做用光栅测量光波波长这个实验呀,那准备工作可不能马虎。

得先找个光线比较暗而且平稳的地方来放咱的实验器材,就像给实验器材找个安静又舒服的小窝似的。

然后呢,把光栅、光源这些东西都找出来,检查检查有没有损坏的地方。

特别是光栅,那可是这个实验的关键小物件,要是它有个小刮痕啥的,可能就会影响实验结果呢。

还有光源,得确保它能稳定地发光,就像一个靠谱的小太阳一样。

咱还得准备个光屏,这个光屏就像是一个小舞台,光波要在它上面展示自己的舞步,也就是形成的衍射条纹啦。

再拿个尺子,这个尺子就是来测量那些条纹间距的,它可是我们探索光波波长秘密的小助手。

对了,可别忘了把实验台擦干净,要是上面脏兮兮的,仪器放上去都不开心,实验也可能出岔子呢。

二、仪器安装。

把光源放在一个合适的位置,让它的光线能够直直地射向光栅。

这个时候呀,就像给光线宝宝铺了一条笔直的小跑道,让它可以顺利地冲向光栅。

光栅呢,要稳稳地放在支架上,就像把一个小宝贝小心地放在婴儿车里一样。

要调整光栅的方向,让它和光线的方向垂直,这可需要一点小耐心哦。

如果没放垂直,就好像把一个歪着身子的小朋友拉去参加比赛,肯定是不行的。

接着把光屏放在光栅的后面,这个距离也要调整好。

不能离得太近,太近了条纹可能会挤在一起,就像一群小朋友挤在一个小角落里,看都看不清;也不能离得太远,太远了光线就变弱了,条纹也会变得很模糊,就像近视眼没戴眼镜看东西一样。

这个距离要刚刚好,让我们能清楚地看到那些漂亮的衍射条纹。

三、测量条纹间距。

现在就到了很有趣的测量环节啦。

咱仔细地看着光屏上的衍射条纹,那些条纹就像一道道彩虹的小影子,特别好看。

从中央亮纹开始数,数到第几条条纹,然后用尺子去量这个条纹和中央亮纹的距离。

这时候要特别小心哦,眼睛要瞪得大大的,就像在找宝藏一样,确保测量的数据是准确的。

可能会发现,越往两边的条纹,间距会有点变化,这是正常的现象。

我们可以多测量几个条纹间距,比如测量从第一条到第三条的间距,再测量从第二条到第四条的间距,这样多测几个,然后取个平均值。

实验六 用透射光栅测定光波波长(05)

实验六 用透射光栅测定光波波长(05)

实验六 用透射光栅测定光波波长【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、熟悉分光计的使用方法。

【实验仪器】分光计(JJY 1’型)、光栅(300条/mm )、低压汞灯(Gp20Hg )、三棱镜。

【实验原理】1. 测定光栅常数和光波波长光栅和棱镜一样,是重要的分光光学元件,已广泛应用在单色仪、摄谱仪等光学仪器中。

实际上,光栅就是在光学玻璃上刻划或用全息的方法而得到的一组数目极多的等宽、等距和平行排列的狭缝。

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。

本实验用的就是平面透射光栅,光栅上的刻痕起着不透光的作用。

如图(一)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d 称为光栅常量。

自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像方焦面上的θp 点,则产生衍射亮条纹的条件为λθk d k =sin …………………………①式①称为光栅方程。

式中k θ为k 级亮条纹的衍射角,λ为所用光源的波长,k 为光谱级数(0=k ,1±,2±…)。

衍射亮条纹实际上是光源狭缝的衍射像,是一条细锐的亮线。

当0=k 时,在0=θ的方向上,各种波长的亮线重叠在一起,形成明亮的零级像。

对于k 的其它数值,不同波长的亮线出现在不同的方向上形成光谱,此时各波长的亮线称为光谱线。

而与k 的正、负两组值相对应的两组光谱,则对称地分布在零级像的两侧。

因此,若光栅常量d 已知,当测定出某谱线的衍射角k θ和光谱级k ,则可由式①求出该谱线的波长λ;反之,如果波长λ是已知的,则可求出光栅常量d 。

由光栅方程①对λ微分,可得光栅的角色散kd kd d D θλθcos =≡………………………②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间距。

衍射光栅及测定光波波长

衍射光栅及测定光波波长

****物理实验报告 成绩___________ 系 __________________ 专业 ________________ 班 ___________________ 组 姓名 _________________ 学号 __________________ 同组同学姓名 ____________________ 实验名称:衍谢光栅及测定光波波长实验目的:①学会测量光栅常数,角色散率②学会用光栅测定光波波长实验仪器:①分光仪 ②光栅 ③水银灯实验原理:主要运用光在狭缝衍射并在屏后形成干涉图样相邻狭缝射来的对应光线具有相同衍射角到达 P 点的光程差为△ (a b ) sin ©①光程差△满足 (a b)si n -k 入(k =0,_1,_2..)②衍射光栅的基本特征由它的分辨本领和角色散率表征,我们只讨论光栅的角色散率。

角色散率是同一级光谱中两条谱线的衍射角之差△円它们的波长差D =△©△ 的比值 -△入 对②式微分得D 二虫 —d 入(a+b)cos © cos © 衍射光栅原理图:<1>.水银灯中一级绿光谱线入5461?由公式k X _sd 3.361 10 msin b k1<2>.已知 d mm300X1 =5415? X =4341?<3>光的角色散率 D =丄仝=:2.956 10-5 rad/?△ X<4>若分光仪的最大测量误差为△& =「试估算光栅常数d及波长X1, X2的测量误差限△ d, △ X1,△ X2△"陀却2十△貝6^△V2一X; %6二10沆」0△入2 = :(:)2-X2△ 6 二10 10“。

光栅测定光波波长实验报告

光栅测定光波波长实验报告

光栅测定光波波长实验报告1. 背景光栅测定光波波长实验是光学基础实验中一项重要的实验内容,通过实验可以测定出光波的波长大小。

光栅是一种光学元件,其具有周期性的透明或不透明槽槽结构,可用于分析光的光谱特性。

本实验基于这一原理,通过测量光栅所产生的衍射光条纹的间距,从而得出光波的波长。

2. 实验目的本实验的目的是使用光栅测量单色光的波长,并通过实验结果验证光栅公式的有效性。

3. 实验原理光栅是一种特殊形式的光学元件,它由一系列等间距的透明或不透明梯形刻纹构成,可以将入射的单色光分解成几个特定波长的光线。

当光束通过光栅时,会发生衍射现象,形成一系列亮暗相间的光条纹,即衍射光谱。

光栅的衍射光谱可以由以下公式描述:n⋅λ=d⋅sin(θ)其中,n为衍射级次,λ为波长,d为光栅常数,θ为衍射角。

本实验中,我们通过改变入射光的波长和测量衍射光条纹的间距d,可以根据公式求解出波长λ。

4. 实验步骤4.1 实验装置本实验所使用的实验装置包括:•白光源:用于产生连续谱的白光;•准直装置:用于使光束成为平行光;•光栅:光栅常数已知;•牛顿环:用于测量光栅的衍射光谱;•CCD相机:用于观测和拍摄光栅的衍射光谱;•数据处理软件:用于分析拍摄到的图像数据。

4.2 实验步骤1.将白光源接通电源,并通过准直装置使光线成为平行光;2.将光栅放置在光路中,使其与入射光成一定夹角;3.调整入射光线角度,使光栅的衍射图样清晰可见;4.使用CCD相机拍摄光栅的衍射图像;5.使用数据处理软件对图像进行处理,测量衍射级次和条纹间距;6.重复几次实验,以提高数据的准确性;7.统计实验数据,利用光栅公式计算波长。

5. 实验结果与分析通过实验测量得到的数据,我们可以根据光栅的公式计算出波长的值,并与理论值进行比较。

实验结果表明,测量得到的波长值与理论值相符,误差较小。

这证实了光栅公式的有效性,并验证了实验的准确性。

6. 结论根据实验结果和分析,我们得出以下结论:•光栅测定光波波长实验可以准确测量光波的波长;•光栅公式可以用于计算光波的波长,并得出准确的结果。

大学物理实验报告光栅衍射

大学物理实验报告光栅衍射

大学物理实验报告光栅衍射大学物理实验报告:光栅衍射一、实验目的1、深入理解光栅衍射的原理。

2、学会使用分光计测量光栅常数。

3、观察光栅衍射现象,测定衍射光谱中各谱线的波长。

二、实验原理光栅是由大量等宽、等间距的平行狭缝所组成的光学元件。

当一束平行光垂直照射在光栅上时,每条狭缝都将产生衍射,由于各狭缝射出的衍射光之间存在光程差,它们在屏幕上叠加时会发生干涉,从而形成一系列明暗相间的条纹,称为光栅衍射条纹。

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)。

当光垂直入射时,衍射角\(\theta\)与衍射条纹的位置\(y\)之间的关系为:\(\tan\theta =\frac{y}{f}\)(其中\(f\)为望远镜的焦距)。

三、实验仪器分光计、光栅、汞灯、平面反射镜、放大镜等。

四、实验内容及步骤1、调节分光计(1)目测粗调,使望远镜、平行光管和载物台大致水平。

(2)用自准直法调节望远镜聚焦于无穷远,使望远镜能接收平行光。

(3)调节望远镜光轴与分光计中心轴垂直。

(4)调节平行光管,使其发出平行光,并使其光轴与望远镜光轴重合。

2、放置光栅将光栅放置在载物台上,使光栅平面与入射光垂直,并使光栅刻痕与载物台的平行度调节螺丝平行。

3、观察光栅衍射现象(1)打开汞灯,让平行光垂直照射在光栅上。

(2)通过望远镜观察光栅衍射光谱,注意各级谱线的分布情况。

4、测量光栅常数(1)转动望远镜,使望远镜的十字叉丝对准中央明纹(\(k =0\))的中心,记录此时望远镜的读数\(\theta_1\)。

(2)依次对准\(k =\pm1\),\(\pm2\)级明纹的中心,记录相应的读数\(\theta_2\),\(\theta_3\),\(\theta_4\),\(\theta_5\)。

(3)根据光栅衍射方程计算光栅常数\(d\)。

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

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

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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光栅衍射测波长实验

光栅衍射测波长实验

光栅衍射测波长实验
实验目的:利用光栅衍射法测量光的波长。

实验仪器:光栅衍射仪、汞灯、直尺、白纸、眼睛。

实验原理:光栅是一种具有规律刻线的透镜,可以将入射光分成不同的角度,形成不同的级差衍射。

当入射光垂直于光栅平面时,在不同级差位置处将出现明暗交替的条纹。

其中最明亮的位置为主极大,其他明暗相间的位置称为衍射级差,主极大与衍射级差之间的距离即为波长。

实验步骤:
1、将光栅衍射仪放在平直桌面上,保持正直,调整其高度和水平。

2、打开汞灯,将白纸放在屏幕处,将汞灯光线垂直于光栅,调节仪器使光束斜向照射光栅上。

3、调节仪器,使得与光栅平面平行的明条纹在屏幕上连续,直到观察到清晰的光栅衍射条纹并记录其位置。

4、移动屏幕,观察到不同级次的明暗交替的光栅衍射条纹,并计算与主极大相邻的两个衍射级差(即m=+1和m=-1)之间的距离d,根据单缝衍射的公式
d=λD/d,其中D为标准距离,d为光栅刻线间距,计算出光的波长λ。

5、反复进行以上步骤,得到更准确的波长值并计算平均值。

实验注意事项:
1、使用前检查光栅、汞灯是否正常。

2、保持实验仪器正直、稳定和有序。

3、观察屏幕上的条纹时,将眼睛与屏幕垂直于丝标,以免出现视差误差。

4、单次实验光强度较弱,需反复进行多次测量,尽可能提高测量精度。

光栅衍射和光波波长测定

光栅衍射和光波波长测定
• 根据多缝衍射的原理,复色光通过衍射光栅后 会形成按波长顺序排列的谱线,称为光栅光谱, 所以光栅和棱镜一样是一种重要的分光光学元件。 在精确测量波长和对物质进行光谱分析中普遍使 用的单色仪、摄谱仪就常用衍射光栅构成色散系 统。
实验目的
1、观察光通过光栅后的衍射现象; 2、进一步熟悉分光计的调节和使用; 3、测定钠黄光的平均波长。
d/2 dΒιβλιοθήκη 4.载物平台与分光计主轴垂直
➢调节步骤:
1. 将平面镜做如右图所示调整。
b c
2. 调节螺丝c使十字光标通过平面镜成
a
的像与分划板的上十字线重合。
b c
a
5.平行光管出射平行光与望远镜共
➢调节步骤:

1、取走反射镜,将已调节好的望远镜正对着平行光管,打开钠光灯, 照亮狭缝。
2、松开狭缝套筒锁紧螺丝,调节套筒前后位置,使望远镜视场中能看 到清晰的狭缝像(黄色),调节狭缝宽度,使缝宽约为1mm,如图1。
测量与记录
分别测出:k=1,2,3
各级光谱的位置,并将结 入射光 果填入表中。
二级明条纹 k =-2
一级明条纹 k =-1
中央明条纹 k =0
一级明条纹 k =+1
二级明条纹 k =+2
3、转动狭缝,调节高低和水平调节螺丝,使狭缝像与分划板中间水平 叉丝重合。再把狭缝转至垂直状态,保持狭缝像清晰且与分划板中央
竖直准线重合。如图2、3。
4、锁住狭缝锁紧螺丝。
图1
图2
图3
6.测钠黄光的平均波长
➢调节步骤:
c
平行光管
ab
望远镜
光栅放置要求:入射光垂直照射光栅;光栅刻痕与分光计主轴平 行。
1. 调节光栅平面平行于分光计主轴并垂直于平行光管。

衍射光栅测波长

衍射光栅测波长

衍射光栅测波长光栅是一种重要的分光元件,是一些光谱仪器(如单色仪,光谱仪)的核心部分,它不仅用于光谱学,还广泛用于计量,光通信及信息处理等方面。

一、实验目的:1、熟悉分光计的调整和使用。

2、观察光线通过光栅后的衍射现象。

3、掌握用光栅测量光波长及光栅常数的方法。

二、实验仪器TTY —01型分光计,待测波长的光源,光栅。

三、实验原理:光栅是根据多缝衍射原理制成的一种分光元件,它能产生谱线间距离较宽的匀排光谱。

所得光谱线的亮度比棱镜分光时要小一些,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,常用于光谱仪上。

光栅在结构上有平面光栅,阶梯光栅和凹面光栅等几种、同时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或全息光栅。

透射式平面刻痕光栅是在光学玻璃片上刻划大量互相平行,宽度和间距相等的刻痕制成的。

当光照射在光栅面上时,刻痕处由于散射不易透光,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。

若以单色平行光垂直照射在光栅面上,则透过各狭缝的光线因衍射将向各个方向传播,经透镜会聚后相互干涉,并在透镜焦平面上形成一系列被相当宽的暗区隔开的间距不同的明条纹。

按照光栅衍射理论,衍射光谱中明条纹的位置由下式决定:λφk b a k ±=+sin )(或:λφk d k ±=sin ( 2.1.0=k ) (1.3—1) 式中:d=)(b a +称为光栅常数,λ为入射光波长,k 为明条纹(光谱线)级数,φk 为K 级明条纹的衍射角。

(参看图1.3—1)。

如果入射光不是单色光,则由式(1.3—1)可以看出,光的波长不同其衍射角φk 也各不相同,于是复色光将被分解。

而在中央k=0,φk=0处,各色光仍重叠在一起,组成中央明条纹,在中央明条纹两侧对称分布着k=1、2……级光谱,各级光谱线都按波长大小的顺序依次排列成一组彩色谱线,这样就把复色光分解为单色光(如图1.3—1)图1.3—1 光栅衍射光谱示意图如果已知光栅常数d,用分光计测出k级光谱中某一明条纹的衍射角φk,按(1.3—1)即可算出该明条纹所应的单色光的波长λ。

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