光栅单色仪的调整和使用实验报告
光栅实验的实验报告
光栅实验的实验报告光栅实验的实验报告一、实验目的二、实验原理1. 光栅的基本原理2. 光栅常见参数三、实验器材与装置四、实验步骤与记录1. 实验前准备2. 实验过程记录与数据处理五、实验结果分析与讨论1. 测量结果分析及误差控制讨论2. 光栅常见应用领域讨论六、结论七、参考文献一、实验目的本次光栅实验的主要目的是：1. 掌握光栅的基本原理和常见参数；2. 学习使用光栅仪器进行测量；3. 分析测量结果，并探讨光栅在现代科技中的应用。
二、实验原理1. 光栅的基本原理光栅是一种具有规则周期性结构的光学元件。
它由若干平行于同一平面并等间距排列的透明或不透明条纹组成，这些条纹被称为“刻线”，刻线之间形成了一系列平行于刻线方向且等间距排列的透明或不透明区域，这些区域被称为“槽”。
当平行入射的单色光通过光栅时，会发生衍射现象。
衍射光线的强度和方向都与光栅的刻线间距有关。
通常情况下，当刻线间距为d时，对于波长为λ的入射单色光，衍射最强的方向满足以下条件：sinθ = nλ/d其中，θ是衍射角度，n是整数。
2. 光栅常见参数（1）刻线密度：表示单位长度内刻线条数。
单位通常为/mm。
（2）刻线间距：表示相邻两条刻线之间的距离。
单位通常为nm或μm。
（3）分辨本领：表示能够分辨出两个相邻波长差异的最小值。
分辨本领与光栅的刻线密度和入射角有关。
三、实验器材与装置本次实验使用了以下仪器和设备：1. 光栅仪2. 单色光源3. 三角架4. 卡尺、千分尺等测量工具四、实验步骤与记录1. 实验前准备（1）将光栅仪放置在水平台面上，并将单色光源固定在三角架上。
（2）调整光栅仪的位置，使得单色光源的光线垂直于光栅平面。
（3）打开单色光源，调节其波长为λ。
2. 实验过程记录与数据处理（1）测量刻线密度：将千分尺放置在刻线之间，测量两个相邻刻线之间的距离。
重复多次测量，并计算出平均值。
（2）测量刻线间距：将千分尺放置在同一条刻线上，记录其位置。
单色仪及其应用实验（4篇）
单色仪及其应用实验(4篇)以下是网友分享的关于单色仪及其应用实验的资料4篇，希望对您有所帮助，就爱阅读感谢您的支持。
篇一：单色仪及其应用实验实验七平面光栅单色仪应用平面光栅单色仪是用光栅衍射的方法获得单色光的仪器，它可把紫外，可见及红外三个光谱区的复合光分解为单色光。
可进行光谱分析、测定接收元件的灵敏特性、滤光片吸收特性、光源的能谱分析和光栅的集光效率等。
如配备电子束激发器，X射线激发器，光子激发器和高频等离子，辉光放电等稳定光源相配套，可进行光谱的化学分析。
与棱镜相比，光栅具有色散本领大，均匀性好，分辨率高等特点。
因而在光谱学，计量学，光通讯等方面有着广泛的应用。
本实验通过对溴钨灯发射光谱的测量，加深了解平面光栅单色仪和光谱技术的综合应用。
【实验目的】1．掌握平面光栅分光的物理原理。
2．研究夫琅和费衍射的光强分布，加深对衍射理论的了解。
3．观察平面光栅衍射现象，学会平面光栅单色仪的使用。
4．学习使用光电倍增元件来测量和描绘出射光谱的能量分布。
【实验原理】光的衍射现象是指光遇到障碍物时偏离直线传播方向的现象。
而光栅是指任何能起周期性地分割波阵面作用的衍射屏。
作为色散元件的衍射光栅最早是由夫琅和费用细金属丝制成的，夫琅和费用它测出了太阳光谱中的暗线波长。
后来他又用金刚石刻划贴金箔的玻璃板，得到了性能更好的光栅。
常用的衍射光栅分透射式与反射式两种。
透射式光栅是用金刚石刀在平面透明玻璃板上刻划平行，等间距又等宽的直痕而制成的。
反射式光栅是在坚硬的合金板或高反射率平面镜上刻划而成的。
本实验用反射式平面光栅。
理想的反射式平面光栅，可视作是相互平行，等宽，等间距，均匀排列的许多狭缝。
如设光栅的缝宽为d，则d称为光栅常数，本实验中刻线密度为1200条/mm。
根据夫琅和费理论，一束平行光垂直地入射到平面反射光栅上，经各缝衍射后向各方向传播。
衍射角适合如下条件：dsinθ=kλ k=0，±1，±2，±3 …上式称作平行光垂直入射时的光栅方程。
单色仪的定标实验报告
单色仪的定标实验报告单色仪的定标实验报告引言：单色仪是一种常用的光学仪器，用于分离出光束中的不同波长的光线。
在实际应用中，单色仪的准确性和精度对于研究光学现象和进行光谱分析非常重要。
本实验旨在通过定标实验，确定单色仪的波长刻度，从而提高其测量的精度和可靠性。
实验装置和原理：本次实验使用的单色仪是基于光栅原理的，其主要组成部分包括光源、光栅、光电二极管和波长选择装置。
光源发出的光经过光栅的衍射作用，被分离成不同波长的光线，然后通过波长选择装置选择特定波长的光线，最后被光电二极管接收并转化为电信号。
实验步骤：1. 准备工作：将单色仪放置在稳定的平台上，确保其与其他光学仪器保持一定的距离，以避免干扰。
打开电源，对单色仪进行预热。
2. 调整光源：根据实验要求选择合适的光源，如汞灯或氢氖激光器。
调整光源的位置和亮度，使其发出稳定的光束。
3. 调整光栅：将光栅安装在单色仪上，并调整其倾斜角度，使得光束通过光栅时能够发生衍射。
同时，调整光栅的位置，使得衍射的光线能够尽可能平行地通过波长选择装置。
4. 定标实验：选择一个已知波长的光源，如氢氖激光器，将其光线通过单色仪，并调整波长选择装置，使得光电二极管接收到该波长的光线。
记录下此时波长选择装置的位置，并标记为该波长的波长刻度。
5. 重复步骤4，使用不同波长的光源进行实验，记录下不同波长对应的波长刻度。
6. 分析数据：根据实验结果，绘制出波长与波长刻度的关系曲线。
可以使用线性回归等方法，拟合出波长刻度的数学表达式。
实验结果与讨论：根据实验数据，我们得到了波长与波长刻度的关系曲线。
通过拟合曲线，我们可以得到单色仪的波长刻度的数学表达式。
在实际应用中，我们可以根据该表达式，通过读取波长刻度，确定光线的波长，从而进行精确的光谱分析。
然而，需要注意的是，单色仪在实际使用中可能存在一定的误差。
这些误差可能来自于光源的不稳定性、光栅的制造误差、波长选择装置的精度等因素。
因此，在进行实际测量时，我们需要对单色仪进行定期的校准和维护，以确保其测量结果的准确性和可靠性。
光栅实验报告
光栅实验报告光栅实验报告引言：光栅实验是光学实验中的一种常见实验，通过光栅的作用，可以观察到光的干涉现象，进一步了解光的性质和波动特性。
本次实验旨在通过光栅实验，验证光的干涉现象，并探究光栅常数和波长之间的关系。
一、实验原理光栅是由许多等间距的狭缝组成的光学元件，当光通过光栅时，会发生干涉现象。
光栅实验的原理是利用光的波动性，当光通过光栅时，不同狭缝的光程差会导致光的干涉现象。
二、实验器材和方法实验器材：1. 光源：使用一束单色光源，如激光光源或钠光源。
2. 光栅：选择合适的光栅，常用的有平行光栅和反射光栅。
3. 光屏：用于接收和观察干涉条纹的光屏。
4. 尺子：用于测量光栅的常数。
实验方法：1. 将光源放置在适当的位置，使光线垂直射向光栅。
2. 调整光栅和光屏的位置，使光线通过光栅后能够在光屏上形成清晰的干涉条纹。
3. 使用尺子测量光栅的常数。
4. 改变光源的颜色或者改变光栅的角度，观察干涉条纹的变化。
三、实验结果和分析在实验中，我们使用了一束激光光源和一个平行光栅进行实验。
通过调整光栅和光屏的位置，我们成功地观察到了清晰的干涉条纹。
随着光栅的旋转，干涉条纹的形状也发生了变化，这表明光栅的角度对干涉现象有一定的影响。
在测量光栅的常数时，我们使用尺子测量了光栅上相邻两个狭缝的间距，并计算出了光栅的常数。
通过多次测量和取平均值，我们得到了较为准确的光栅常数。
根据实验结果，我们可以进一步探究光栅常数和光的波长之间的关系。
根据干涉现象的理论，当光通过光栅时，会发生衍射和干涉现象，而干涉条纹的间距与光栅常数和波长之间存在着一定的关系。
通过进一步的分析和计算，我们可以得到光栅常数和波长之间的具体关系式。
四、实验总结通过本次光栅实验，我们深入了解了光的干涉现象和光栅的作用。
通过观察干涉条纹的变化和测量光栅的常数，我们验证了光栅实验中的干涉现象，并探究了光栅常数和波长之间的关系。
光栅实验不仅帮助我们更好地理解了光的波动性和干涉现象，还为我们进一步研究光学提供了基础和方法。
【精品】大学物理实验光栅单色仪实验
物理实验报告
实验成绩
实验者姓名
班号学号
实验时间2020 年 5 月31 日
天气地点室温同组名
气压指导老师
实验目的
1、熟悉光栅单色仪的基本结构和原理
2、通过单色仪定标和测量钠光灯、汞灯、氢氘灯光谱，熟悉光栅单色仪实验方法。
3.理解原子能级跃迁规律、能级差和跃迁几率，掌握计算光谱里德伯常数的方法。
实验原理
1、衍射光栅
(1)工作原理：单缝衍射和多缝干涉
(2)光栅方程：设有一束光以入射角q0射向一块衍射光栅，则只有满足下式的一些特殊角度q m下，才有光束衍射出来：
(3)强度分布：光栅方程只说明了各级衍射的衍射方向，按照多缝衍射的理论，在强度为
I0的入射光照射下，光栅衍射光的强度分布为：
2、光栅的色散和分辨本领
(1)光栅的角色散：从光栅方程可以得到光栅的角色散为：当衍射角较小时cosqm≈1，则式子可变为：
(2)光栅的分辨率：为进一步说明光栅的分辨率和各种因素的关系，利用
光栅方程，得
3、吸收曲线测量原理：当一束光入射到有一定厚度的介质平板上时，有一部分光被反射，另一部分光被介质吸收，剩下的光从介质板透射出来。
设有一束波长为 ，入射光强为I0的单色平行光垂直入射到一块厚度为d的介质平板上，定义介质板的光谱外透射率T和介
质的光谱透射率Ti分别为：设光在单一界面上的反射率为R，则透射光的光强为所以设两块试样的厚度分别为d1和
d2，d1> d2，光谱外透射率分别为T1和T2。
则所以在合适的条件下，单色仪测量输出的数值与照射到它上的光的强度成正比。
所以读出测量的强度就
可由下式计算光谱透射率和吸收系数：
数据表格及处理结果：。
光栅光谱仪实验报告
光栅光谱仪实验报告实验报告：光栅光谱仪实验1.引言：光谱是科学家们通过光的分光现象得到的一种物体结构与性质的重要信息。
光栅光谱仪是一种用于分析光的波长和颜色的仪器。
本实验的主要目的是通过光栅光谱仪对不同光源的光进行分析，了解光栅光谱仪的原理和使用方法。
2.实验原理：光栅光谱仪的工作原理是光栅的光栅方程：nλ = d sinθ，其中n 为衍射阶数，λ为光波长，d为光栅常数，θ为衍射角。
根据光谱的连续性，光栅衍射光谱呈现出一系列彩色条纹，根据谱线的位置可以得到光的波长信息。
3.实验步骤：(1)实验器材准备：光栅光谱仪、光源、白纸、标尺等；(2)调整仪器：将光栅光谱仪上的刻度盘调整到合适位置，并使用标尺确定距离；(3)实验记录：将白纸放在光栅光谱仪后方，打开光源，调整仪器使得谱线清晰可辨；(4)测量谱线位置：将谱线的位置与刻度盘上的刻度对应，记录下谱线的位置；(5)数据分析：根据光栅方程计算出样品的波长。
我们使用Hg灯、Na灯和未知样品光等三种光源进行了实验测量。
根据测量结果，我们得到了Hg灯、Na灯和未知样品光的谱线位置，并计算得到了它们的波长。
具体结果如下表所示：光源，谱线位置 (刻度) ，波长 (nm)---------，---------------，-----------Hg灯，35，435.8Hg灯，41，546.1Hg灯，49，578.0Na灯，45，589.0Na灯，50，589.6未知样品光，37，469.45.结果分析：根据实验结果，我们可以发现Hg灯的谱线位置分别为35、41和49，对应的波长分别为435.8、546.1和578.0纳米。
Na灯的谱线位置为45和50，对应的波长为589.0和589.6纳米。
而未知样品光的谱线位置为37，对应的波长为469.4纳米。
6.实验误差分析：在实验中，可能存在的误差主要来自于读数误差、仪器调整不准确等因素。
我们尽量减小这些误差，但还是难以完全避免。
光栅单色仪实验报告
#### 一、实验目的1. 了解光栅的类型及制作过程。
2. 掌握单色仪的工作原理。
3. 通过实验验证光栅单色仪对光束的色散和选择作用。
4. 测定不同波长光的色散率。
#### 二、实验原理光栅单色仪是一种利用光栅分光原理，实现单色光选择的光学仪器。
它主要由光源、入射狭缝、光栅、聚焦透镜和出射狭缝组成。
当白光或其他复合光通过入射狭缝进入单色仪后，光栅将其色散成不同波长的光，然后通过聚焦透镜将不同波长的光聚焦到出射狭缝，从而实现单色光的选择。
#### 三、实验仪器1. 光源：低压汞灯2. 入射狭缝：SZ-273. 平面镜：M24. 二维架：SZ-075. 三维调节架：SZ-166. 自准球面镜：f500 或 302mm7. 平面闪跃光栅G：1200条/mm8. 干版架：SZ-129. 出射狭缝：SZ-4010. 二维平移底座：SZ-0211. 三维平移底座：SZ-0112. 升降调整座：SZ-03#### 四、实验步骤1. 将光源、入射狭缝、平面镜、二维架、三维调节架、自准球面镜、平面闪跃光栅G、干版架、出射狭缝、二维平移底座、三维平移底座和升降调整座依次组装成光栅单色仪。
2. 调节各部件中心高度，使光路主截面大致平行于台面。
3. 用 f=50mm 透镜将汞灯光聚在入缝上（缝宽0.5mm）。
4. 按照装置图放置各部件，安装光栅时应使箭头记号朝上，以保证闪耀效果。
5. 用白纸检查 M1、G 和 M2 上的投射光，要求丰满不漏，进程不挡光。
6. 调节 M1 上的入射光束和出射光束夹角，使其成小角度，近似认为光路是利特洛自准的。
7. 用白屏取代出缝，找到最佳聚焦位置，再安放出射狭缝。
两个狭缝的刀口面必须面对入射方向，工作宽度约可调到 0.02mm。
8. 测量不同波长光的衍射角，计算色散率。
#### 五、实验结果与分析1. 通过实验测量得到不同波长光的衍射角，计算色散率。
2. 分析实验结果，验证光栅单色仪对光束的色散和选择作用。
光栅光谱仪实验报告 - 副本
实验报告实验名称：光栅光谱仪一实验目的1.了解光栅光谱仪的工作原理及在光谱学实验中的运用2.学习光栅光谱仪中光电倍增管接受系统的使用3.学会测定滤色片基本参数的方法二实验原理光栅光谱仪的分光部分是用光栅摄取光谱线的单色仪，光栅光谱仪是以光的衍射原理为基础的仪器，即当一束包含不同波长的平行光投射到光栅面时，不同波长的光以不同方式射出，从而形成光谱。
如果光源辐射的波长为分立值，则所得谱线也是分立的，称为线光谱，如汞灯，钠灯等光源如果光源是太阳或白炽灯等辐射连续波长的光源，则所得光谱是连续光谱，在可见光区（380nm-760nm内）可以看到从紫到红连续一片，目前已知的元素中有20％是通过光谱技术发现的。
三实验仪器WGD-5型光栅光谱仪溴钨灯滤色片汞灯计算机四实验方法1..测量前的准备(1) 记录螺旋尺旋转方向与缝宽变化的关系。
(2) 打开单色仪的电源开关，打开汞灯、溴钨灯电源，预热5min。
(3) 将倍增管的高压调至400V(不得超过600V)。
(4) 打开计算机，进入win98 后，双击“WGD-5 倍增管”图标进入工作界面。
待系统和波长初始化完成后便开始工作。
2.单色仪波长校准(1) 将汞灯置于狭缝前，打开并照亮狭缝，预热五分钟可正常工作。
(2)探测器选用广电倍增管，高压加到350到400伏。
选择能量模式，扫描范围：350nm-750nm,扫描步：1nm(3)调节狭缝宽度使入射缝与出射缝相匹配。
(4) 点击“单程”，单色仪开始扫描。
扫描完成后根据谱线强度重新调节入射与出射狭缝，使谱线尽量增高，并使黄线576.9nm和579nm分开（以划线谱作为参照）。
用自动寻峰测量谱线的波长与标准值进行比较，如果波长差大于1nm，重新调节狭缝宽度进行波长修正。
（汞灯谱线：（波长（nm）：404.7 404.8 435.8 491.6 546.1 576.9 579.0 623.4690.7)3.测量滤色片透过率曲线取下高压汞灯换上溴钨灯预热五分钟(1)扫描基线a.工作方式（模式）：基线; 扫描范围：400-700nm ; 扫描步长：1nmb.点击“单程”单色仪开始扫描c.调节入射狭缝的缝宽使基线的峰值达到900以上d.扫描结束后，点击“当前寄存器”，列表框右侧“----”，在弹出的“环境信息”填入信息，然后关闭。
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实验报告
陈杨PB05210097 物理二班
实验题目:光栅单色仪的调整和使用
实验目的:
1.了解光栅单色仪的原理结构和使用方法。
2.通过测量钨灯，钠灯和汞灯的光谱了解单色仪的特点。
实验内容：
单色仪中等效会聚透镜的焦距f=500mm
光栅的面积64 64mm2
光栅的刻划密度为1200线/mm
1.钨灯发出的光波长与光强的关系
(1)光电倍增管加-450V的高压
480 612 560
490 667 614
500 737 653
510 780 672
520 831 679
530 873 663
540 915 628
550 943 579 (2)波长----光强图线为：
(3)透过率的规律：由原始数据可得下图
(4)下表为相应波长的滤光片透过率
λ400 410 420 430 440 450 460 470 I/I0 0.49123 0.59677 0.64223 0.6789 0.7048 0.73872 0.74734 0.74299 λ480 490 500 510 520 530 540 550 I/I0 0.74739 0.75331 0.73484 0.71521 0.67477 0.62391 0.56019 0.49358
(5)相关分析:
可以看出，滤光片的透过率随入射光的波长变化而变化。
波长位于中间时，透过率比较大，本次实验中约为75%；本次实验中，波
长介于500nm和550nm之间时透过率随波长增大明显减小。
可以用薄膜干涉来解释：这里认为膜的折射率大于其两侧介质（空气）的折射率，对膜的两个表面的反射光来说，是有半波损失的。
此两束相干光若干涉相消，则可以增大透射光线的强度。
光程差
2nh=mλ时干涉相消（m=±1，±2，…）。
对膜而言，折射率和厚度都是一定的，所以干涉级数和波长的乘积为定值。
滤光片是为了选择一个特定波长的光（记其波长为λ0）而制作的，故m是取定的，往往取m=1。
入射光波长λ=λ0+Δλ与λ0较接近时，Δλ是一小量，对干涉相消的条件影响不大，故其透射率比较稳定；而当入射光波长与λ0相差较大时，Δλ不可以忽略，反射光的光程差2nh不能满足干涉相消的条件，Δλ越大，反射光的光强越大，透过率越小。
2.利用计算机测量汞灯577nm和579nm的两条谱线和分辨率
粗扫时得到两波峰对应的波长为577.3nm和579.5nm
细扫时：
(1)577nm的谱线
(2)579nm的谱线
对实验结果的一些说明：
就已知条件，本次实验的误差无法定量计算。
估计精度不高。
入射光受实验室中其他光源的影响，其光强大小不是由单一的光源决定的；另外，测光强的仪器示数不稳定，同一波长的光强几秒钟之内上下浮动甚至达到几十，使得我们记录的数据本身就不准确。
而且仪器受环境影响较大，实验台的微小振动都能造成入射到分光系统中的光的光强的改变。
光源发光中的不稳定因素也对实验有影响。
(3)实际分辨本领R 的计算：由原始数据
1123()/3
(577.3950577.3800577.3875)/3577.3875nm
λλλλ=++=++= 2123()/3
(579.5550579.5400579.5600)/3579.5512nm
λλλλ=++=++= 1123()/3
(0.13500.14000.1350)/30.1367nm
λλλλ∆=∆+∆+∆=++= 2123()/3
(0.14000.15000.1375)/30.1425nm λλλλ∆=∆+∆+∆=++= 则1
11
4224R λλ=
=∆ 2
22
4067R λλ==∆ (4)对漂移量的修正：
理论峰值为λ0=546.073nm,由原始数据漂移量
546.2800 0.1450 1696 546.2875 0.1425 1669 546.2925
0.1400
1687
3123()/3
(546.2800546.2875546.2925)/3546.2867nm
λλλλ=++=++= 300.2137nm λλλ∆=-=； 修正后的峰波长：
11577.38750.2137577.1738nm λλλ=-∆=-=' 22579.55120.2137579.3375nm λλλ=-∆=-='
3. 思考题
(1)说明钨灯和钠灯、汞灯光谱的区别和道理。
答：钨灯的光谱连续，但钠灯和汞灯的光谱是分立的。
因为钨灯光谱是高温固体产生的光谱。
(2)为什麽狭缝具有最佳宽度？如何求出狭缝的最佳宽度？ 答：从右图中可看出，当狭缝太宽时实际分辨率下降，而太窄时，出射狭缝上光强太小，因而存在最佳宽度a 。
00.86
f
n a W D λ==；
当
00.86
f
n a a W D λ===时最佳
0.86
f
a D λ∴=
(3)单色仪的理论分辨本领如何计算？实际分辨本领如何测量和计算？
答：理论分辨本领 R mN = 实际分辨本领R λ
λ
=
∆，测出三次同一峰值附近的波长，求其平均值λ，并求出其差的平均值λ∆，代入上式即可。
(4)用钨灯测出的光强分布曲线可说明什么问题？ 答：其一，可以证明钨灯光谱是连续的。
其二，光源发光的过程是一个随机过程。
实际测出的光谱没有上图那样平滑，而且不同时刻测出的光谱有一定的差异。