光栅衍射实验
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。
实验五 光栅衍射实验
实验五 光栅衍射实验——光栅距的测定与测距实验（一）光栅距的测定实验目的：了解光栅的结构及光栅距的测量方法。
实验原理： 1. 光栅衍射：光栅是利用多缝衍射原理使光发生色散(分解为光谱)的光学元件。
它是一块刻有大量平行等宽、等距狭缝(刻线)的平面玻璃或金属片。
光栅的狭缝数量很大，一般每毫米几十至几千条。
单色平行光通过光栅每个缝的衍射和各缝间的干涉，形成暗条纹很宽、明条纹很细的图样，这些锐细而明亮的条纹称作谱线。
谱线的位置随波长而异，当复色光通过光栅后，不同波长的谱线在不同的位置出现而形成光谱。
光通过光栅形成光谱是单缝衍射和多缝干涉的共同结果。
波在传播时，波阵面上的每个点都可以被认为是一个单独的次波源；这些次波源再发出球面次波，则以后某一时刻的波阵面，就是该时刻这些球面次波的包迹面（惠更斯原理）实验所需部件：光栅、激光器、直尺与投射屏（自备）。
实验条件：记录数据条件：在激光器发射的激光稳定后，在进行测量，记录数据。
实验步骤：1、 激光器放入光栅正对面的激光器支座中，接通激光 电源后调节上下左右位置使光点对准光栅组中点后 用紧定螺丝固定。
2、在光栅后方安放好投射屏，观察到一组有序排列的衍射光斑，与激光器正对的光斑 为中央光斑，依次向两侧为一级、二级、三级…衍射光斑。
如图20-1所示。
观察光斑的大小及光强的变化规律。
3、 根据光栅衍射规律，光栅距D 与激光波长λ、衍射距离L 、中央光斑与一级光斑的间距S 存在下列的关系：（式中单位：L 、S 为mm ，λ为nm, D 为μm） 根据此关系式，已知固体激光器的激光波长为650nm ，用直尺量得衍射距离L 、光斑距S ，即可求得实验所用的光栅的光栅距。
4、 尝试用激光器照射用做莫尔条纹的光栅，测定光栅距，了解光斑间距与光栅距的关系。
SS L D 22+=λ5、 按照光栅衍射公式，已知光栅距、激光波长、光斑间距，就可以求出衍射距离L 。
将激光对准衍射光栅中部，在投射屏上得到一组衍射光斑，根据公式求出L 。
光栅衍射实验步骤
光栅衍射实验步骤
引言：
光栅衍射实验是研究光波传播和衍射现象的重要实验之一。
通过这个实验，我们可以观察到光线通过光栅后的衍射现象，进一步了解光波的特性和传播规律。
下面将介绍光栅衍射实验的具体步骤。
实验步骤：
1. 准备工作
首先，将实验所需的光栅、光源、屏幕等器材准备齐全。
确保光源稳定亮度，屏幕清晰干净。
2. 设置实验装置
将光栅垂直放置于光源和屏幕之间。
光栅的平行条纹应与屏幕平行，并尽量使光栅与光源、屏幕之间的距离相等。
3. 调整光源位置
移动光源的位置，使得光线能够垂直照射到光栅上。
可以通过调整光源的高度或角度来实现。
4. 观察衍射现象
打开光源，观察屏幕上的衍射图样。
可以看到光栅上的平行条纹在屏幕上形成一系列明暗相间的条纹。
5. 记录实验数据
使用尺子或其他测量工具，测量屏幕上的条纹间距、条纹宽度等数据，并记录下来。
6. 分析实验结果
根据实验数据，可以计算出光栅的线数、光波的波长等重要参数。
进一步分析光栅衍射现象的规律。
7. 进一步探究
在基本实验的基础上，可以进行一些变化实验，如改变光源的颜色、改变光栅的线数等，观察衍射现象的变化情况。
通过比较实验结果，进一步研究光波的传播规律。
结论：
光栅衍射实验通过观察光线通过光栅后的衍射现象，进一步认识了光波的特性和传播规律。
通过实验数据的分析，我们可以计算出光栅的线数、光波的波长等重要参数，并进一步研究光波的传播规律。
这个实验对于深入理解光波的性质和应用具有重要意义。
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。
衍射光栅实验报告简洁
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. 加深对光栅衍射公式的理解。
二、实验原理衍射光栅是一种利用多缝衍射原理使光发生色散的光学元件。
它由一组数目极多、平行等距、紧密排列的等宽狭缝构成。
当一束单色光垂直照射在光栅上时，各狭缝的光线因衍射而向各方向传播，经透镜会聚相互产生干涉，并在透镜的焦平面上形成一系列明暗条纹。
根据光栅衍射公式，衍射角θ与光波波长λ、光栅常数d和衍射级次m之间的关系为：\[ d \sin \theta = m \lambda \]其中，d为光栅常数，λ为光波波长，θ为衍射角，m为衍射级次。
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. 光电探测器四、实验步骤1. 调整分光计，使其光轴与光栅平面垂直。
2. 将低压汞灯放置在分光计的光源位置，调整光栅与分光计的相对位置，使光栅垂直于光轴。
3. 使用光电探测器接收衍射光，记录各级衍射光的衍射角。
4. 根据衍射角和光栅常数，计算光波波长。
五、实验结果与分析1. 通过实验，我们成功测定了光波波长，并与理论值进行了比较，误差在可接受范围内。
2. 通过调整光栅常数，我们发现光栅常数越小，衍射角越大，色散率越高。
3. 通过实验，我们加深了对光栅衍射公式的理解，并学会了如何利用衍射光栅测定光波波长。
六、实验结论1. 通过本次实验，我们掌握了分光计的调整与使用方法。
2. 我们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。
3. 我们加深了对光栅衍射公式的理解，并了解了光栅常数对衍射角和色散率的影响。
七、实验注意事项1. 在调整分光计和光栅时，注意保持光轴与光栅平面的垂直关系。
2. 在记录衍射角时，注意精确测量，减少误差。
3. 在计算光波波长时，注意使用正确的公式和数值。
通过本次实验，我们不仅掌握了衍射光栅的基本原理和应用，还提高了我们的实验操作能力和数据分析能力。
光栅衍射实验
光均满足，各色光叠加在一起形成白色条纹， 称为中央明纹。因此可以看到，复色光的衍射 图样是在中央明纹的两侧对称地分布着k＝1， 2，3…的各级彩色谱线，称为衍射光谱。 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，利用式（2）可求出该 谱线对应的单色光波长。
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(3)调整望远镜光轴，使之与分光 计的中心轴垂直。
逐次逼近各半调整法。
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（4）调整平行光管
用目测粗调，调节平行光管水平方位螺丝和倾斜度螺丝，使
平行光管从水平方向和竖直方向观察都与望远镜方位一致。
点燃汞光灯、照亮狭缝。前后移动平行光管的套筒，使狭缝
位于物镜焦平面上，从望远镜中看到清晰的狭缝像。
2 利用本实验装置怎样测量光栅常数？ 3 当用钠光（5893 ）垂直入射到每毫
米有500条刻痕的光栅上时，最多可见 几级光谱？请说明理由。 4 如果光线不是垂直入射光栅面，对测 量结果有什么影响？
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光栅衍射实验 尹晓冬
1
[实验目的］ 1．了解光栅的主要特性； 2．掌握分光计的调整和应用； 3．观察光栅衍射现象，测定汞在可
见光范围内几种谱线的波长。
2
(a b) sink k
[实验原理］
根据波动光学理论，当单色平行光垂直照射在 光栅面上时，将产生夫琅和费衍射现象，k如图 一所示。产生明条纹的条件为
(a+b)sinψk=± kλ 或写为
（1）
dsinψk =± kλ
（2）
其中是光栅常数，a和b分别为透光部分和不透
光部分的宽度，为衍射角， 为入射光波长，k
给出了该明纹的级次。
光栅衍射实验报告（完整版）
4.10光栅的衍射【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。
【实验原理】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。
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，用来测定谱线波长、研究光谱的结构和强度等。
另外，光栅还应用于光学计量、光通信及信息处理。
1．测定光栅常数和光波波长光栅上的刻痕起着不透光的作用，当一束单色光垂直照射在光栅上时，各狭缝的光线因衍射而向各方向传播，经透镜会聚相互产生干涉，并在透镜的焦平面上形成一系列明暗条纹。
如图1所示，设光栅常数d=AB 的光栅G ，有一束平行光与光栅的法线成i 角的方向，入射到光栅上产生衍射。
从B 点作BC 垂直于入射光CA ，再作BD 垂直于衍射光AD ，AD 与光栅法线所成的夹角为ϕ。
如果在这方向上由于光振动的加强而在F 处产生了一个明条纹，其光程差CA +AD 必等于波长的整数倍，即： ()s i ns i n d i m ϕλ±= （1）式中，λ为入射光的波长。
当入射光和衍射光都在光栅法线同侧时，（1）式括号内取正号，在光栅法线两侧时，（1）式括号内取负号。
如果入射光垂直入射到光栅上，即i=0，则（1）式变成：sin m d m ϕλ= （2）这里，m =0，±1，±2，±3，…，m 为衍射级次，ϕm 第m 级谱线的衍射角。
图1 光栅的衍射2．用最小偏向角法测定光波波长如图2所示，波长为λ的光束入射在光栅G 上，入射角为i ，若与入射线同在光栅 法线n 一侧的m 级衍射光的衍射角为沪，则由式(1)可知()s i ns i n d i m ϕλ±= （3）若以△表示入射光与第m 级衍射光的夹角，称为偏向角，i ϕ∆=+ （4）显然，△随入射角i 而变，不难证明i ϕ=时△为一极小值，记作δ，称为最小偏向角。
衍射光栅测光波波长实验
衍射光栅测光波波长实验
衍射光栅是一种用于测量光波波长的实验装置。
它利用光的衍射现象，通过测量光栅上的衍射图案来确定入射光的波长。
实验步骤如下：
1. 准备光栅：选择一个适当的光栅，它通常由一系列等距的透明或不透明条纹组成。
光栅的参数包括条纹间距（也称为光栅常数）和条纹数。
2. 准备光源：选择一个单色光源，例如激光或单色LED。
确保光源的波长已知或可以测量。
3. 设置实验装置：将光源放置在适当的位置，使其光线垂直照射到光栅上。
4. 观察衍射图案：在适当的距离处放置一个屏幕，以接收光栅上的衍射光。
观察屏幕上的衍射图案，可以看到一系列明暗条纹。
5. 测量条纹间距：使用标尺或显微镜测量屏幕上相邻两个明亮条纹的距离，即条纹间距。
6. 计算波长：根据光栅的参数和衍射公式，可以计算出入射光的波长。
衍射公式为：nλ= d·sin(θ)，其中n为条纹的级数，λ为波长，d为光栅常数，θ为入
射角。
通过测量不同级数的条纹间距，可以得到入射光的波长。
这种方法在实验室中常用于测量光的波长，具有较高的准确性和精度。
需要注意的是，实际操作中可能会受到光源的光谱宽度、光栅的质量和准确度等因素的影响。
因此，在进行实验时，应尽量选择适当的光源和高质量的光栅，并注意排除其他可能的误差因素。
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光栅衍射
[目的]
1.了解光栅特性，观察光栅光谱，进一步加深对光的干涉与衍射的理解。
2.学习和掌握测定光栅特性常数的实验原理和方法。
3.学习和掌握用光栅测定谱线波长的实验原理和方法。
[原理]
平行、等宽而等间隔的多狭缝即为光栅。
通常将光栅分为两种，一种是透射光栅，另一种是反射光栅；按制造的方法来分光栅也有两种，一种是用光刻机在玻璃上刻制出来的刻划光栅，另一种是用全息照相的方法拍摄而成的全息光栅。
现代使用的多是原刻光栅的复制品和全息光栅。
光栅和棱镜一样，都是重要的分光元件，它也可以把入射光中不同波长的光分开。
利用光栅分光原理而制成的单色仪和光谱已被广泛应用科学研究中。
若以单色平行光垂直照射在光栅平面上，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、间距不等的明条纹，称为谱线。
按照光栅衍射理论，衍射光栅中明条纹的位置由下式决定：
()λϕk b a k ±=⋅+sin 或 λϕk d k ±=⋅sin （k = 0,1,2,…） （23-1） 式中，b a d +=称为光栅常数，λ为入射光波长，k 为明条纹(光谱线)级数，k ϕ是k 级明条纹的衍射角，如图23-1所示。
如果入射光不是单色光，则由式（23-1）可以看出，对于同一级谱线，各色光的波长不同，其衍射角k ϕ也各不相同，于是复色光将被分解，而在中央0=k ，0=k ϕ处，
各色光仍然重叠在一起，组成中央明条纹。
在中央明条纹两侧对称地分布着k
= 0,1,2,…
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。
我们称光栅对复色光的这种衍射图样为光栅光谱。
若已知光栅常数d ，用分光计测出k 级光谱中某一明条纹的衍射角k ϕ，按式(23-1)即可算出该明条纹所对应的单色光的波长λ，反之，若已知入射光的波长λ，用分光计测出衍射角k ϕ，即可求出光栅常数d 。
光栅的基本特性还可以用它的“分辩本领”和“色散率”来表征。
光栅分辩本领R 定义为两条刚可被该光栅分辨开的谱线的波长差12λλλ−=∆去除它们的平均波长λ即
λ
λ∆=R (23-2) R 越大，表明刚刚能分辨开的波长差λ∆越小，光栅分辨细微结构的能力就越高。
按照瑞利判据，两条刚可被分开的谱线规定为：其中一条谱线的极强正好落在另一条谱线的极弱上。
由此条件推导出光栅分辩本领公式为：
kN R = (23-3)
式中N 是光栅有效使用面积内的刻线总数目。
由式(23-3)可知，光栅在使用面积一定（即宽度l 一定）的情况下，使用面积内的刻线数目越多，分辨本领越高；对有一定光栅常数的光栅，有效使用面积越大，分辨本领越高(这是因为刻线数目越多谱线越细锐的缘故)；高级数比低级数的光谱有较高的分辨本领。
由于通常所用光栅的光谱级数不高(如本实验所用光栅的光谱级数为1级)，所以光栅的分辨本领主要决定于有效使用面积内的刻线数目N 。
本实验所用的光栅，每毫米有300条刻线。
角色散率D 定义为同一级光谱中两条谱线衍射角之差ϕ∆与它们的波长差λ∆之比：
λ
ϕ∆∆=D （23-4） 把式(23-1)微分，得
ϕ
λϕcos ⋅=∆∆=d k D （23-5） 由式（23-5）可知，光栅光谱具有以下特点：光栅常数d 愈小(即每毫米所含光栅刻线数目越多)角色散愈大；高级数的光谱比低级数的光谱有
较大的角色散；在衍射角ϕ很小时，式(23-5)中的
1cos ≈ϕ，角色散D 可看作一常数，ϕ∆与λ∆成正比，故
光栅光谱又称为匀排光谱。
[内容]
1.调节分光计使其达到正常工作状态。
2.调节光栅使其达到正常工作状态。
(1)光栅平面(有刻痕的面)与分光计中心转轴平行，
且垂直于平行光管。
将光栅如图23-2所示放置在载物台上，利用已调节好的望远镜，用自准法调节光栅平面与望远镜光轴垂直。
这只需通过调节载物台下的螺钉2，3就可达到。
(2)调节光栅的刻痕与分光计中心转轴平行。
转动望远镜，观察光谱，在(1)步骤的基础上通过调节螺钉1，使得分列在零级明条纹两侧的每条谱线的高度都应当被通过分划板中心的水平线所平分。
3.用钠光(λ=589.3nm)测定光栅常数d 和分辨本领R ，并计算d
C 1=。
测量时一定要保证平行入射光垂直光栅平面，即入射角为零。
4.用已测好光栅常数的光栅测定汞灯光谱线的波长，要求计算波长的百分误差（汞灯谱线的波长值见实验22附表）。
5.选做：用汞光谱中的两条黄线测量光栅的角色散率D 。