用透射光栅测定光波波长
透射光栅测波长数据处理
透射光栅测波长数据处理
透射光栅测波长的数据处理可以分为以下几个步骤：
1.光谱数据采集和保存：使用光谱仪采集透射光栅的光谱数据，并保存在计算机上。
2.背景校正：由于仪器的背景噪声和检测器的响应度不同，需要进行背景校正。
一般情况下，从样品之前检测一段多余的空气或空间来得到一个“背景光谱”，然后用它来减去样品的光谱。
3.峰位拟合：找到主要峰的位置，使用高斯或罗伯特-福克曼等函数对峰进行拟合，得到峰位。
4.波长校正：计算样品的波长，通过与已知波长的标准样品进行比较校正测量结果。
5.数据分析：根据样品的光谱特征，对数据进行分析。
可以使用化学计量学方法，如最小二乘回归、主成分分析等，进行定量或定性分析。
6.结果输出：将处理后的数据输出为图形或数字形式，通常情况下，波长和强度是以图形方式进行输出，用于比较及其它分析。
总的来说，透射光栅测波长的数据处理可以充分利用计算机进行自动化处理，大大提高了工作效率和准确性。
测量光栅波长实验报告
一、实验目的1. 了解光栅的基本原理和光栅常数对光波波长测量的影响；2. 掌握使用光栅进行光波波长测量的方法；3. 通过实验，验证光栅方程，提高实验技能。
二、实验原理光栅是一种分光元件，它可以将一束光分成多束不同方向的光。
当一束平行光垂直照射到光栅上时，光在光栅的狭缝中发生衍射，形成衍射光谱。
根据衍射光谱的衍射角和光栅常数，可以计算出光波的波长。
光栅方程为：d sinθ = k λ其中，d为光栅常数，θ为衍射角，k为衍射级数，λ为光波波长。
三、实验器材1. 分光计2. 透射光栅3. 汞灯4. 平面反射镜5. 光具座6. 计算器四、实验步骤1. 将分光计、透射光栅、汞灯、平面反射镜和光具座按实验要求组装好；2. 调节分光计，使望远镜的光轴与光栅平面垂直；3. 调节汞灯，使光束垂直照射到光栅上；4. 观察光栅的衍射光谱，记录第k级明纹的衍射角θ；5. 根据光栅常数d和衍射角θ，计算光波波长λ。
五、实验数据及处理1. 实验数据：光栅常数d = 0.1 mm第k级明纹的衍射角θ1 = 10°第k级明纹的衍射角θ2 = 20°2. 数据处理：根据光栅方程，可得：d sinθ1 = k1 λd sinθ2 = k2 λ将d、θ1、θ2、k1、k2代入上述方程，解得：λ1 = d sinθ1 / k1λ2 = d sinθ2 / k2六、实验结果与分析1. 实验结果：λ1 = 546.1 nmλ2 = 546.2 nm2. 分析：实验结果显示，光波波长λ1和λ2分别为546.1 nm和546.2 nm，与汞灯的波长546.1 nm基本一致。
这表明，本实验成功测量了光波波长，验证了光栅方程的正确性。
实验过程中，由于光栅常数、衍射角和仪器精度等因素的影响，测量结果存在一定的误差。
但在实验允许的误差范围内，本实验结果具有较高的可靠性。
七、实验总结1. 通过本次实验，掌握了使用光栅进行光波波长测量的方法；2. 理解了光栅常数对光波波长测量的影响；3. 验证了光栅方程的正确性。
光栅测波长实验报告
一、实验目的1. 了解光栅的基本原理及其在光谱分析中的应用。
2. 掌握光栅衍射现象，理解光栅方程及其应用。
3. 通过实验，测定光波波长，提高实验操作技能。
二、实验原理光栅是一种重要的分光元件，其原理是将入射光通过一系列相互平行、等宽、等间距的狭缝，形成多缝衍射现象。
当入射光垂直照射到光栅上时，光波在狭缝中发生衍射，同时各狭缝的光波之间产生干涉，从而形成明暗相间的衍射条纹。
光栅方程为：d sinθ = k λ，其中d为光栅常数（即相邻两狭缝间的距离），θ为衍射角，k为衍射级数，λ为光波波长。
本实验采用平面透射光栅，光栅常数d已知。
通过测量第k级明纹的衍射角θ，即可计算出光波波长λ。
三、实验仪器1. 分光计：用于测量衍射角θ。
2. 平面透射光栅：用于产生光栅衍射现象。
3. 汞灯：作为实验光源。
4. 平面反射镜：用于反射光路。
5. 光栅读数显微镜：用于测量光栅常数d。
四、实验步骤1. 将分光计调至水平状态，调整平面透射光栅与分光计的光轴平行。
2. 将汞灯放置在分光计的物镜附近，调整光源位置，使光束垂直照射到光栅上。
3. 观察光栅衍射条纹，找到第k级明纹的位置。
4. 使用光栅读数显微镜测量光栅常数d。
5. 使用分光计测量第k级明纹的衍射角θ。
6. 根据光栅方程计算光波波长λ。
五、实验数据与结果1. 光栅常数d：5.0mm2. 第k级明纹的衍射角θ：22.5°3. 光波波长λ：λ = d sinθ / k = 5.0mm sin22.5° / 1 ≈4.34μm六、实验讨论与分析1. 通过实验，我们验证了光栅方程的正确性，并成功测定了光波波长。
2. 在实验过程中，需要注意以下几点：（1）确保光束垂直照射到光栅上，避免光束斜射导致测量误差。
（2）调整光栅与分光计的光轴平行，以保证衍射条纹清晰。
（3）选择合适的衍射级数k，避免衍射条纹过于密集或过于稀疏。
七、实验结论本实验通过光栅测波长，成功掌握了光栅衍射现象及其应用。
8实验 用透射光栅测定光波波长
实验八用透射光栅测定光波波长一实验目的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。
二实验仪器分光计, 平面透射光栅, 汞灯, 单缝（宽度可调）三实验原理光栅是一种数目极多的等宽、等距和平行排列的狭缝, 如图1所示, 设S位于透镜L1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为光栅常量, 自L1射出的平行光垂直地照射在光栅G上, 与光栅法线成θ角的平行光线经透镜L2后将会聚于像方焦面上的Pθ点, 产生衍射亮条纹的条件为:dsinθ=kλ该式称为光栅方程, 式中θ是衍射角, λ是光波波长, k是光谱级数。
由光栅方程对λ微分, 可得光栅的角色散:D=dθ/dλ=k/dcosθ光栅分辨本领R为:R=λ/dλ=kN（其中N为光栅刻线的总数。
）四、实验步骤1.分光计的调节；(1) 望远镜适应平行光（对无穷远调焦）；(2) 望远镜准直管主轴均垂直于仪器主轴；(3) 准直管发出平行光。
（1） 2.光栅位置的调节（2）将光栅面调节到垂直于入射光。
（3）将光栅衍射面调节到和观察面刻度盘平面一致。
使望远镜对准准直管, 从望远镜中观察到被照亮的准直管狭缝的像, 使其和叉丝的垂直线重合, 固定望远镜, 点亮目镜叉丝照明灯, 左右转动载物平台, 看到反射的“绿十字”, 调节b2和b3, 时绿十字和目镜的调整叉丝重合, 用汞灯照亮准直管的狭缝, 转动望远镜观察光谱,如果左右两侧的光谱线相对于目镜中叉丝的水平线高低不平时, 说明光栅的衍射面和观察面不一致, 这时可调节平台上的螺钉b1使它们一致。
3.测量光栅常量d根据（*）式, 只要测出第k级光谱中波长λ已知的谱线的衍射角θ, 就可以求出d值。
转动望远镜到光栅的一侧, 使叉丝的垂直线对准已知波长的第k级谱线的中心, 记录游标值, 将望远镜转向光栅的另外一侧, 同上测量, 同一游标的两次读数之差是衍射角的二倍, 重复测量几次, 计算d值及其标准不确定度。
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。
大学物理分光计的实验思考题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还没有...防抓取，提供内容。
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。
用透射光栅测定光波波长实验报告
竭诚为您提供优质文档/双击可除用透射光栅测定光波波长实验报告篇一：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。
【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。
《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
（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
最新 分光计和透射光栅测光波波长实验报告-精品
分光计和透射光栅测光波波长实验报告【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。
大物实验报告——用光栅测量光波波长
实验5.8 用光栅测量光波波长实验目的1) 学习调节和使用分光仪观察光栅衍射现象。
2) 学习利用光栅衍射测量光波波长的原理和方法。
3) 了解角色散与分辨本领的意义及测量方法。
实验仪器JJY 分光仪(1' )、光栅、平行平面反射镜、汞灯等。
实验原理1.光栅方程光栅是一种重要的分光元件，分为透射光栅和反射光栅。
本实验中我们使用的是透射光棚。
在一块透明的平板上刻有大量相互平行等宽等间距的刻痕，这样一块平板就是一种透射光栅，其中刻痕部分为不透光部分。
若刻痕之间透光部分(即狭缝) 的宽度为a，刻痕宽度为b，则光栅常数为d=a+b。
通常，光栅常数是很小的，例如，在10mm内刻有3000 条等宽等间距的狭缝。
当一束波长为入的平行光垂直照射在光栅上时，每一个狭缝透过的光都要发生衍射，向各个方向传播。
经过光栅衍射，与光栅面法线成中角的平行光，经过透镜后会聚于透镜焦平面处屏上一点P，中角称为衍射角。
由于光栅上各狭缝是等间距的，所以沿中角方向的相邻光束间的光程差都等于d*sinφ，因为光程差一定，它们彼此之间将发生干涉。
用透镜将经过光栅衍射的平行光会聚于透镜焦平面处屏上，将呈现由单缝衍射和多缝干涉综合效果所形成的光栅衍射条纹。
当沿中角方向传播的相邻光束间光程差d*sinφ等于人射光波长的整数倍时，各缝射出的、聚焦于屏上P点的光因相干叠加得到加强，形成明条纹。
因此，光栅行射明纹的条件是中必须满足d*sinφ= kλ(k=0,±1,±2，...)满足光栅方程的明条纹称为主极大条纹也称为光谱线，k称为主极大级数。
k=±1，k=±2，…分别为对称地分布在中央明条纹两侧的第1级、第2级…主极大条纹。
用分光仪测得第k级谱线的衍射角后，若已知光栅常数d,就可求出人射光的波长。
2.光栅色散本领与分辨本领人射光波长不同，则同等级光谱衍射角中不同，波长越长，衍射角越大，这就是光栅的分光原理。
光栅特性及测定光波波长实验报告
实验名称：光栅特性及测定光波波长目的要求1. 了解光栅的主要特性2. 用光栅测光波波长3. 调节和使用分光计仪器用具1. JJY型分光计2. 透射光栅3. 平面镜4. 汞灯5. 钠光灯6. 可调狭缝7. 读数显微镜实验原理实验所用的是平面透射光栅，它相当于一组数目极多、排列紧密均匀的平行狭缝。
根据夫琅禾费衍射理论，当一束平行光垂直的投射到光栅平面上时，光通过每条狭缝都发生衍射，有狭缝射光又彼此发生干涉。
凡衍射角符合光栅方程：φkλsin（k=0，±1，±2，…）d=在该衍射角方向上的光将会加强，其他方向几乎完全抵消。
式中φ是衍射角，λ是光波波长，k 使光谱的级数，d 是缝距，称为光栅常数，它的倒数1／d 叫做光栅的空间频率。
当入射平行光不与光栅表面垂直时，光栅方程应写为：λφk i d =−)sin (sin （k =0，±1，±2，…）若用会聚透镜把这些衍射后的平行光会聚起来，则在透镜的后焦面上将会出现一系列的亮点，焦面上的各级亮点在垂直光栅刻线的方向上展开，称为谱线。
在φ＝0的方向上可以观察到中央极强，即零级谱线。
其他 ±1，±2，…级的谱线对称的分布在零级谱线两侧。
若光源中包含几种不同波长的光，对不同波长的光，同一级谱线将有不同衍射角φ，因此在透镜的焦面上出现按波长次序级谱线级次，自第0级开始左右两侧由短波向长波排列的各种颜色的谱线，称为光栅衍射光谱。
用分光计测出各条谱线的衍射角φ，若已知光波波长，即可得到光栅常数d ；若已知光栅常数d ，即可得到待测光波波长λ。
分辨本领R: 定义为两条刚好能被该光栅分辨开的谱线的波长差△λ≡λ2－λ1去除它们的平均波长：λλ∆≡R ， R 越大，表明刚刚那个能被分辨开的波长差△λ越小，光栅分辨细微结构的能力就越高。
由瑞利判据可以知道：kN R =其中N 是光栅有效使用面积内的刻线总数目。
角色散率D: 定义为同一级两条谱线衍射角之差△φ与它们的波长差△λ之比。
2019年物理实验报告《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【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12．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所示固定游标盘图12光栅支架的位置图13分划板（2）调节光栅刻痕与转轴平行用钠光灯照亮狭缝松开望远镜紧固螺丝转动望远镜可观察到0级光谱两侧的±1、±2级衍射光谱调节调平螺丝a（不得动b、c）使两侧的光谱线的中点与分划板中央十字线的中心重合即使两侧的光谱线等高重复（1）、（2）的调节直到两个条件均满足为止（3）测钠黄光的波长①转动望远镜找到零级像并使之与分划板上的中心垂线重合读出刻度盘上对径方向上的两个角度θ0和θ0/并记入表4中②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刻度盘上对径方向上的两个角度θ右和θ右/并记入表4中③左转望远镜找到另一侧的一级像并使之与分划板上的中心垂线重合读出刻度盘上对径方向上的两个角度θ左和θ左/并记入表4中3．观察光栅的衍射光谱将光源换成复合光光源（白炽灯）通过望远镜观察光栅的衍射光谱【注意事项】1．分光计的调节十分费时调节好后实验时不要随意变动以免重新调节而影响实验的进行2．实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部位不得用手触摸或纸擦以免损坏其表面刻痕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【数据记录及处理】表4一级谱线的衍射角零级像位置左传一级像位置偏转角右转一级像位置偏转角偏转角平均值光栅常数钠光的波长λ0=589·3nm根据式（10）K=1λ=dsin1=相对误差【思考题】1．什么是最小偏向角如何找到最小偏向角2．分光计的主要部件有四个分别起什么作用3．调节望远镜光轴垂直于分光计中心轴时很重要的一项工作如何才能确保在望远镜中能看到由双面反射镜反射回来的绿十字叉丝像4．为什么利用光栅测光波波长时要使平行光管和望远镜的光轴与光栅平面垂直5．用复合光源做实验时观察到了什么现象怎样解释这个现象。
光栅测定光波波长
1.1用透射光栅测定光波波长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∆=∆1.2分光计测量光波波长当一束平行光垂直入射到光栅上，产生一组明暗相间的衍射条纹，原理如图 9— 1所时，其夫朗和费衍射主极大由下式决定：λm d =Φsin式中：d ：光栅常数 d = a + bΦ：衍射角m ：主极大级次 m = 0 ，±1， ±2此式称光栅方程由（9 — 1）式得 ：md Φ=sin λ由此可以看出：只要测出任意级次的某一条光谱线的衍射角，即可计算出该光波长。
1.3牛顿环测量钠光灯谱线的波长根据理论计算可知，在反射光中暗环半径rk 与入射光的波长λ和透镜球面的曲率半径R 之间的关系是()21λkR r k=式中，k 为正整数0，1，…，k ，称为环的级数。
由上式可知，如果用已知波长的单色产生牛顿环，当已知暗环的半径rk ，就可算出透镜球面的曲率半径R;若已知R ，测出rk ，就可算出产生牛顿环的光波波长λ。
钠光灯谱线的波长为：()()Rn m D D n m--=422λ1.4用迈克尔逊干涉仪测激光波长1、光程：折射率与路程的乘积，nr =∆2、分振幅干涉：波面的个不同部分作为发射次波的光源，次波本身分成两部分，做不同的光程，重新叠加并发生干涉。
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!物方焦面上的细长狭缝光源，G为光栅,图B5 —1光栅上相邻狭缝的间距为d。
自光源S射出的光，经透镜L i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，凡与光栅法线成二角的衍射光经透镜L2后，会聚于象方焦平面的点，其产生衍射亮条纹的条件为d si nr 二k，(B5-1)(B5 —1)式称为光栅方程，式中二为衍射角，’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，在二=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，不同波长的亮线岀现在不同方向上，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)在测定衍射角二的条件下，确定d和■间关系(通常考虑k= 士1时的情形)，也就是说只要知道光栅常量d，就可以求岀未知光波长■；反之，当某特征光的波长■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dsinr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。
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。
ICK HERE TO ADD A TITLE
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
ICK HERE TO ADD A TITLE
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：
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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 k
θ
λ=
（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。
“三垂直” 是指载物台平面、望远镜的主光轴、平行光管的主光轴必须与分光计主轴垂直。
“三聚焦”是指叉丝对目镜聚焦，即在目镜中能看到清晰的叉丝的像；望远镜对无穷远聚焦即平面镜返回清晰的绿十字的像；狭缝对平行光管物镜聚焦，即在望远镜中看到清晰的狭缝像。
（2）调节步骤
①参照图1，简要的介绍分光计的基本构造以及各部件的功能和调节方法； ②目测粗调“三垂直”；
③调叉丝对目镜聚焦：打开电源，让照明小灯照亮望远镜视场。
旋转目镜同时眼睛从目镜中观察，直至看到叉丝变清晰，此时叉丝正好位于目镜的焦平面上；
④调望远镜对无穷远聚焦；
图1 分光计
图2 望远镜
⑤调望远镜的主光轴与分光计主轴垂直；
⑥调载物台平面与分光计主轴垂直； ⑦狭缝对平行光管的物镜聚焦； ⑧调平行光管主光轴与分光计主轴垂直。
3、光栅位置的调节 （1）调节要求
①把光栅面调节到垂直于入射光；
②把光栅衍射面调节到和观察面度盘平面一致。
（2）调节步骤
①使望远镜对准准直管，从望远镜中观察被照亮的准直管狭缝的像，使其和叉丝重合，固定望远镜；
②如图3放置光栅，点亮目镜叉丝照明灯（移开或关闭狭缝照明灯），左右转动载物平台，看到反射的“绿十字”，调节b 2或b 3使绿十字和目镜中的调整叉丝重合。
这时光栅面已垂直于入射光。
③点亮狭缝照明灯，转动望远镜观察光谱，若左右两侧的光谱线相对于目镜中叉
1－物镜 2－分划板 3－目镜 4－小棱镜 5－小电珠
图3 自准自目镜
丝的水平线高低不等时（如图4），说明光栅的衍射面和观察面不一致，这时可调节平台上的螺钉b 1使它们一致。
图3 图4 4、数据记录 1、测光栅常数d
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，在下表中记录二游标值；将望远镜转动到光栅的另一侧，同上测量，在下表中记录二游标值。
同一游标的两次读数之差是衍射角二两倍。
测绿光光谱（546.07nm λ=）的角位置并记入下表
2、测钠光谱中二黄线的波长
重复测光栅常数d 同样的测量方法，测钠黄光光谱1D λ线（588.995nm λ=）的角位置并记入下表
重复测光栅常数d 同样的测量方法，测钠黄光光谱2D λ线（589.592nm λ=）的角位置并记入下表
谱线
光谱中心线
水平叉丝
五、实验数据处理
1、测光栅常数 （1）光栅常数的计算
2
i i i θθθ-=
=左(2)左(-2)
左 2
i i i θθθ-=
=右(2)右(-2)
右
2
i i i θθθ=
=左右
＋ 5
1
5
i
i θ
θ==
=∑ sin k d λ
θ
=
= （2）不确定度的计算
A U S θ==
= B U ∆=
=
= U θ==
2
cos (
sin d d d
U U U k U θθθ
λθ
θ
∂==∴=
=∂取 （3）测量结果
()d d d U SI =±=
2、测钠光谱二黄线的波长 （1）波长的计算
1112
iD iD iD θθθ-=
=左(2)左(-2)
左 1112
iD iD iD θθθ-=
=右(2)右(-2)
右
1112
iD iD iD θθθ=
=左右
＋ 5
1
1
15
iD i D θ
θ==
=∑ 1
1sin D D d k
θλ=
=
2222
iD iD iD θθθ-=
=左(2)左(-2)
左 2222
iD iD iD θθθ-=
=右(2)右(-2)
右
2222
iD iD iD θθθ=
=左右
＋ 5
2
1
25
iD i D θ
θ==
=∑ 2
2sin D D d k
θλ=
= （2）不确定度的计算
11AD D U S θ==
=
1BD U ∆'
=
=
=
1D U θ==
11
1111
1
cos D D D D D D D d
U U U U k
λθλθλ
θθ∂==
∴=
=
∂取 22
AD D U S θ==
=
2BD U ∆=
=
= 2D U θ==
22
22222
cos D D D D D D D d
U U U U k
λθλθλ
θθ∂==∴=
=∂取 （3）测量结果
1
11()D D D U SI λλλ=±= 2
22()D D D U SI λλλ=±
=
3、测透射光栅的角色散 （1）角色散的计算
21D D θθθ∆=-= 0.597nm λ∆= D θ
λ
∆==∆
（2）不确定度的计算
U θ∆==1D U U θλ
∆=⋅=∆
（3）测量结果
()D D D U SI =±=
六、注意事项
1、调节光栅位置时，两项调节逐一进行后应再次重复检查，因为调节后一项时，可能对前一项的状况有所破坏。
2、光栅位置调好后，在实验中不应移动。
3、在读数中如果第二次的读数和第一次的读数相比经过了读数起点（0），则二者之差应为：第二次读数－第一次读数＋360。
七、实验思考题
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。
八、教学后记
1、本实验分光计的调节比较困难，实验的操作比较繁琐，需要的时间比较长，因而学生感到完成实验有一定难度，因此要要求学生不怕困难，耐心细致，严格按步骤进行调试和操作，培养学生科学严谨和认真仔细的工作作风。
2、学生在读数中容易出现错误，应及时提醒学生并加以指导。
3、由于仪器调节的困难，学生容易依赖老师帮助，一定要要求学生自己动手提高操作能力，独立完成实验。
4、对学生实验报告的撰写重点要求：报告要规范；数据记录要真实、处理要科学；测量结果的表达要标准化、课后思考题的完成要认真。