cd光栅常数
光栅衍射及光栅常数的测定新(2
蓝紫光—435.83nm、绿光—546.07nm、
黄光2—576.96nm和黄光1—579.09nm
实验步骤
一、将分光仪调至工作状态
将游标盘的两个游标锁到身 体的两侧
粗调望远镜水平
粗调（狭缝打开+平行光管水平）
粗调载物台水平（ 从三个支
撑螺钉位置水平目测使得三个 位置的狭缝宽度大致相等 ）
任意相邻两狭缝间的光程差为：δ=(a+b)sinφ
= ±k k=0, 1, 2, ···
则它们相干加强，形成明条纹。 ➢ 狭缝越多，条纹就越明亮。
d
a b
C
➢ 多缝干涉明条纹也称为主极
B
大明条纹
因此，光栅常数d=a+b越小，各明纹对应的衍射 角越大，相邻条纹间距越大，有利于分辨和测量。
2. 衍射对主极大的影响和缺级现象(不讲)
由明纹公式（光栅方程）：
(a b)sin k k 0,1,2,
由单缝衍射的暗纹公式：
a sin k k 1,2,3,
在同一衍射方向同时满足，得缺级公式：
ab k a k
缺 级 公 式
k k a b k d
a
a
k 1,2,3,
实验原理——光谱现象
在本实验中，所用的光源为汞灯，其衍射谱线如
A）干涉各级主极大的衍射光的强度并不相等，因为 受到了单缝衍射分布的影响。
单缝衍射
I
-2
-1
0
多缝干涉
I
-6 -5 -4 -3 -2 -1 0 I 1 2 光栅衍射
-6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2
1 34
34
2 56
56
sin
光栅常数的实验报告
得分教师签名批改日期一、实验设计方案1、实验目的1.1、了解光栅的分光特性；1.2、掌握什么是光栅常数以及求光栅常数的基本原理与公式；1.3、掌握一种测量光栅常数的方法。
2、实验原理2.1、测量光栅常数光栅是由许多等宽度a（透光部分）、等间距b（不透光部分）的平行缝组成的一种分光元件。
当波长为λ的单色光垂直照射在光栅面上时，则透过各狭缝的光线因衍射将向各方向传播，经透镜会聚后相互干涉，并在透镜焦平面上形成一系列间距不同的明条纹。
根据夫琅和费衍射理论，衍射光谱中明条纹的位置由下式决定：（a+b）sinφk=kλ（k=0，± 1，± 2，⋯）（2.1.1）式中 a+b=d称为光栅常数， k为光谱级数，φk为第 k级谱线的衍射角。
见图 2.1.2，k=0对应于φ =0，称为中央明条纹，其它级数的谱线对称分布在零级谱线的两侧。
如果入射光不是单色光，则由式（ 2.1.1）可知，λ不同，φk也各不相同，于是将复色光分解。
而在中央 k=0，φ k=0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 k=1，2，⋯级光谱线，各级谱线都按波长由小到大，依次排列成一组彩色谱线，如图 2.1.2所示。
根据式（2.1.1），如能测出各种波长谱线的衍射角φk，则从已知波长λ的大小，可以算出光栅常数 d；反之，已知光栅常数d，则可以算出波长λ。
本试验则是已知波长λ 求光栅常数。
2.2、注意事项2.2.1、光源必须垂直入射光栅，否则会引起较大的误差。
2.2.2、所有装置尽量处于同一水平面上，这样才能发生明显的衍射。
图 2.1.2光栅衍射谱2.3、实验装置光栅（分光）750 接口钠灯光传感器转动传感器计算机和数据处理软件 DataStudio实验装置说明：钠灯提供光源，光通过光栅后到达屏上，并通过光传感器传到计算机中，我们手动屏，是光传感器能接收并将其数据传到计算机上，而我们转动的角度会通过转动传感器传给计算机（不过要加以计算，有 60 倍的关系）。
光栅常数测定
实验5—3 光栅常数测定【实验目的】1. 了解光栅的重要性能和光栅常数的测定。
2. 熟悉“缝”及“孔”的夫琅和费衍射图形。
3. 掌握分光计的调节与使用。
【实验原理】本实验使用的是平面全息光栅，它相当于一组数目极多、排列紧密均匀的平行狭缝。
据夫琅和费的衍射理论可知，当一束平行光垂直照射到光栅平面上时，每条狭缝对光波都会发生衍射，所有狭缝的衍射光又彼此发生干涉。
如衍射角ϕ符合下列条件：sin (0,1,2)d K k ϕλ==±± （5-3-1）图5-3-1 图5-3-2在该衍射角ϕ方向上的光将会加强。
其他方向上将抵消。
（5-3-1）式为光栅方程，式中K 为衍射光谱的级数，λ是光波波长，ϕ为衍射角，d 为相邻两狭缝中相应点之间的距离。
d=a+b 称为光栅常数，a 为透明狭缝宽度，b 为不透明部分的宽度（如图5-3-1）。
如果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出现一系列彼此平行的谱线。
在ϕ=0的方向上可观察到中央极强，称为零级“谱线”。
其它级数的谱线对称地分布在零级谱线的两侧（如图5-3-2）。
如光源中包含有几种不同波长的光，对不同波长的光同一级谱线将有不同的衍射角 。
因此透镜的后焦面将出现依波长次序、谱线级数排列的各种颜色的谱线，称为光谱。
【实验仪器】分光计，光栅，汞灯，光学平行平板。
【实验内容与步骤】1.分光计的调节调节分光计总的要求是使平行光管发出平行光，望远镜接收平行光（即望远镜聚焦于无穷远），平行光管和望远镜的光轴与分光计的中心转轴垂直。
调节前应先进行粗调，即用眼睛估测，把载物平台、望远镜和平行光管尽量调成水平，然后再对各部分进行细调。
1) 调节望远镜①目镜的调焦。
目镜调焦的目的是使眼睛通过目镜能很清楚地看到目镜中分划板上的刻线。
先把目镜调焦手轮（11）旋出，然后一边旋进，一边从目镜中观察，直到分划板刻线成像清晰，再慢慢地旋出手轮，至目镜中的像清晰度将被破坏而未破坏时为止。
光栅常数的测量
d L
dd1d2d5
x
5
ds
n
(di d)2
i1
n 1
d
ds
nd d dx的测量方法-1
0
+1
2x
2x 2x
－2
－1
0
+1
+2
2x
2x 2x
数据记录表格
1.d=0.01mm
L /cm
Xi /cm
x / cm
λ/cm
/ cm
2.λ=6500Å
量就是光栅常数d，它满足的方程就是光栅方程。
光栅常数
d=a+b
a
光栅方程
dSinθ=kλ
b
式中θ是衍射角，λ是所用光波的波长，k是衍射
光谱的级次。
k=0、±1、±2、±3、±4······
原理光路图
光栅 ab
光栅唱数 d=a+b
P x
θ 光程差
a Lb θ
dSinθ
根据光栅方程，亮条纹的位置由光栅方程决 定，如果只考虑k=±1级的情况，Sinθ 就是一个 小量，此时Sinθ ≈tgθ ,因此，光栅方程可以写 成
L /cm
Xi /cm
x / cm
d /cm
d / cm
数据处理和误差分析
1.大片漂白光栅
125
5
P 0 100% 0
2.小片漂白光栅
dd1d2d5
5
n
(di d)2
ds
i 1
n 1
ds
d
n
最后结果
d d d
测定衍射光栅的光栅常数
实验目的
光盘参数的测量实验报告
于最小记录点长度 0.83 m ，这是因为包含了记录点之间的距离，所以也符合。 对于 DVD，理论上斜入射可以观察到切向衍射光斑，但是实际实验中并没有观察到 类似现象。猜想也是由于样品 DVD 并不是空白的，不同长度的记录点散乱分布，因此只 能产生 CD 类似的现象。DVD 切向结构的测量只能放弃了。 3、光盘容量的测量 CD 信息区 r内 2.30cm ，外半径为 r外 5.90cm 。 计算得总信道长度 L
l l D2
2
，代入激光波长即可计算 d 和 d∥ 。
3、光盘容量的测量 测量信息区内外半径，计算信道长度 L 和光盘总容量。
五、 实验记录
1、纵向结构的测量 使用 He-Ne 激光器。 对于 DVD 和 CD， 都在观察屏上与所测点所在直径相平行的方向 上观察到了一列亮斑，其中，中间较亮，往两边亮度递减，间隔也递减。 DVD: 序号 n 1 2 3
2
。
而计算值将是 sin 1
OB AH OB
2 2
，sin 2
AH 2 OC 2
。实际值与计算值的比值将是
6
sin OAB AH AH 2 OB 2 sin 1 ( AH 2 OH 2 )( AH 2 BH 2 )
估算其比值将略大于 1。 而
AH 4 AH 2 (OH 2 BH 2 ) AH 2 (2OH BH ) AH 4 AH 2 (OH 2 BH 2 ) OH 2 BH 2
七、 实验结论
实验中所测得的 CD 光盘，一个样品的道间距为 1.49μm，另一个样品的道间距为 1.60μm，记录点间隔 882nm，光盘容量 783MB。 实验中所测得的 DVD 光盘样品道间距为 744nm。
课设-光栅常数测量
编号：专业工程设计说明书衍射光栅光栅常数测定题目：院（系）：专业：学生姓名：学号：指导教师：职称：摘要光栅常数，是光栅两条刻线之间的距离，用d表示，是光栅的重要参数。
通常所说的衍射光栅是基于夫琅禾费多缝衍射效应工作的，当用不同波长的光照明光栅时，除零级外，不同波长的第一级主极大对应不同的衍射角，即发生了色散现象。
这表明了光栅的分光能力，是光栅分光的原理。
描述光栅结构与光的入射角和衍射角之间关系的公式叫“光栅方程”。
光栅是一维的栅状物体，通常测定其光栅常数时，多用分光计测量，但是分光计价格昂贵，并且操作麻烦，不易掌握，因此我们寻求一种更为简便的测定方法，能够测得光栅常数。
本文运用的是在已知光源波长的情况下，通过测得光栅到成像屏幕的距离和光栅0级和第一级主极大之间的距离计算。
该方法首先要对CCD定标，通过透镜成像后，能够得到物像体的像素值。
再计算光栅成像后通过CCD采集的像素值，即可得到真实光栅间距的大小。
关键词：光栅常数；CCD标定引言 (1)1 实验目的及要求 (1)1.1 课程设计的目的 (1)1.2 课程设计的任务 (1)1.3 课程设计的要求及技术指标 (1)2 方案设计和选择 (2)2.1 利用塔尔博特效应测量光栅常数原理 (2)2.2激光测定法原理 (3)2.3显微镜测光栅常数原理 (3)2.4 分光计测光栅常数 (3)2.5 测量光栅常数光路的选择 (4)3 各组成部分光路的实验原理 (5)3.1 衍射光栅的使用与分光原理 (5)3.2激光测定法光路工作原理 (5)3.3 对CCD进行标定原理 (6)3.4 电荷耦合器件CCD的工作原理 (6)3.4.1 CCD器件 (6)3.4.2 图像采集卡 (7)4 实际光路及测量步骤 (7)4.1 对CCD标定的实际光路及测量步骤 (7)4.1.1 实际光路图如图 (7)4.1.2定标步骤 (8)4.1.3实验结果 (8)4.2测量光栅常数的实际光路及测量步骤 (8)4.2.1实际光路图 (8)4.2.2测量步骤 (9)4.2.3实验结果 (9)5 数据处理及分析系统中各参数对测量结果的影响 (9)5.1 CCD标定的数据处理 (9)5.1.1用MATLAB处理标定图像及计算像素总数N (10)5.2测量光栅常数的数据处理 (11)5.2.1用MATLAB处理衍射光点图像及计算像素总数N (11)5.3 数据计算与误差分析 (12)5.3.1 数据的采集 (12)5.3.2 数据的计算 (12)5.3.3 数据的误差分析 (13)5.4 各参数对测量结果影响的分析 (14)6 结论 (14)谢辞 (15)参考文献： (16)附录 (17)引言光栅是由大量等宽等间距的平行狭缝构成的光学器件。
光栅常数测定的相关研究
光栅常数测定的实验研究摘要：对于光栅常数的测定，在光学实验中，通常会采用分光计来测量。
该实验的优点很明显，就是实验结果的精度和准确度比较高。
但是它的缺点也很突出，就是步骤繁多，操作复杂，实验时需要花费大量的时间和精力进行仪器的状态调节，同时只能一个人观察实验现象，满足不了直观教学需要，且只能测定透射光栅常数，不能测定反射光栅常数，有一定的局限性。
所以本文除了通过分光计测定光栅常数之外,还采用了两种操作简单的、观察直接的方法测定：(1)利用半导体激光器，在光学平台上产生夫琅和费衍射圆点，然后测量；E101型生物显微镜和测微目镜直接观察光栅刻痕分布，并进行直观测量。
(2)通过G关键词：分光计；半导体激光器；GE101型生物显微镜；光栅常数引言光栅也称衍射光栅。
是利用多缝衍射原理使光发生色散的光学元件。
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。
有一个专门描述每毫米狭缝数量的多少的量，叫做光栅常数，它是光栅的一个基本参数。
从光栅的广泛应用过程中来看，许多方面都要用到光栅常数，且要精确，所以简单准确的测定光栅常数是非常关键的问题，在各个研究领域都有着很现实的作用。
光学实验中，一般用分光计测定光栅常数，然而经过反复实验研究发现，用分光计测定光栅常数存在着几个问题：(1)仪器调节复杂，需要花费大量时间和精力来进行仪器状态的调节；(2)同时只能操作者一个观察实验现象，不利于教学演示；(3)只能测定透射光栅常数，不能测定反射光栅常数，使得测定有局限。
其它测定光栅常数的方法也有很多：利用扫描隧道显微镜精确测定光栅常数；利用白光测定法测定全息光栅的光栅常数；利用最小偏向角测定光栅常数等。
本文采用了两种简单的方法测定光栅常数，即利用半导体激光器和GE101型生物显微镜测定光栅常数。
在激光器测定光栅常数的实验中，将光栅垂直放入激光束中，激光通过光栅在远处屏上产生一些中心对称的夫琅和费衍射圆点，测量出K 级主最大到0级主最大的距离，利用光栅方程求出光栅常数。
实验四分光计测光栅常数实验
实验四分光计测光栅常数实验光栅是在一块透明板上刻有大量平行刻痕的光学元件，在每条刻痕处，光会向各个方向散射，光只能从刻痕间狭缝中通过。
因此，可以把光栅看成一组数目很多、排列紧密、均匀而又平行的狭缝，这种根据多缝衍射原理制成的衍射光栅，能产生间距较宽的匀排光谱，从而将复色光分解成光谱，是一种重要的分光元件，可广泛应用于物质光谱分析、计量、光通讯信息处理等方面。
光栅产生的谱线亮度虽比棱镜光谱要小，但谱线间距较宽，因此，它的分辨本领比棱镜高。
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。
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：或：λφk d k ±=sin （ 2.1.0=k ） （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。
如果入射光不是单色光，则由式（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。
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cd光栅常数
CD光栅常数，或称为CD栅距，是指CD（Compact Disc，即
紧凑型光盘）表面上的线条间距。
光栅常数是CD光盘中非常
重要的参数，它决定了光盘的存储容量和音频质量。
CD光盘是通过在其表面制作一系列类似于衍射光栅的微小线
条来实现数据的存储和读取。
这些线条反射入射光，并使光的波长发生相对位移，进而实现对信息的编码和解码。
CD光栅常数一般为1.6μm，也被称为光栅周期。
在CD光盘
的制作过程中，激光束照射到光栅上，通过测量反射的光束的相位差，可以对储存在光盘上的信息进行读取。
通过调整CD光栅常数，可以改变光盘的存储容量和音频质量。
一般来说，光栅常数越小，线条间距越小，能够存储的信息量就越大，但同时也会增加光盘的灵敏度和抗干扰能力的要求，对光盘的生产制作和读取设备有更高的要求。
总之，CD光栅常数是CD光盘中的重要参数，它决定了光盘
的存储容量和音频质量，是光盘制作和读取技术的关键之一。