用光栅测量光波波长实验报告
实验五 衍射光栅测定光波波长
实验五衍射光栅测定光波波长一、实验目的1.进一步熟悉分光计的调节和使用；2、通过分光计观察光栅的衍射光谱, 理解光栅衍射基本规律, 并测定光栅常数和光波波长。
二、实验原理根据夫琅禾费衍射理论, 当一束波长为λ的平行光垂直投射到光栅平面时, 光波将在每个狭缝处发生衍射, 经过所有狭缝衍射的光波又彼此发生干涉, 这种由衍射光形成的干涉条纹是定域于无穷远处的。
若在光栅后面放置一个汇聚透镜, 则在各个方向上的衍射光经过汇聚透镜后都汇聚在它的焦平面上, 得到的衍射光的干涉条纹根据光栅衍射理论, 衍射光谱中明条纹的位置由下式决定:（k=1, 2, 3, …）（1）或上式称为光栅方程, 式中是相邻两狭缝之间的距离, 称为光栅常数, λ为入射光的波长, k为明条纹的级数, 是k级明条纹的衍射角, 在衍射角方向上的光干涉加强, 其它方向上的光干涉相消。
当入射平行光不与光栅平面垂直时, 光栅方程应写为（k=1, 2, 3, …）（2）式中i是入射光与光栅平面法线的夹角。
所以实验中一定要保证入射光垂直入射。
如果入射光不是单色光, 而是包含几种不同波长的光, 则由式（1）可以看出, 在中央明条纹处（k=0、=0）, 各单色光的中央明条纹重叠在一起。
除零级条纹外, 对于其他的同级谱线, 因各单色光的波长λ不同, 其衍射角也各不相同, 于是复色入射光将被分解为单色光, 如图1所示。
因此, 在透镜焦平面上将出现按波长次序排列的单色谱线, 称为光栅的衍射光谱。
相同k值谱线组成的光谱就称为k级光谱。
由此可以看出, 光栅光谱与棱镜光谱的重要区别, 就在于光栅光谱一般有许多级, 而棱镜光谱只有一级。
若已知某单色光的波长为λ, 用分光计测出k级光谱中该色条纹的衍射角, 即可算出光栅常数d。
如果已知光栅常数d, 用分光计测出k级光谱中某一条纹的衍射角, 按（1）式即可算出该条纹所对应的单色光的波长λ；二、实验仪器JJY型分光计, 汞灯, 平面透射光栅, 平面镜三、实验内容1.调整分光计为满足平行光入射的条件及衍射角的准确测量, 分光计的调整必须满足下述要求：平行光管发出平行光, 望远镜聚焦于无穷远, 即适合于观察平行光, 并且二者的光轴都垂直于分光计的转轴（详细的调整方法参见其它实验）。
测光栅波长的实验报告
测光栅波长的实验报告测光栅波长的实验报告引言：光栅是一种非常重要的光学元件，广泛应用于光谱学、光学仪器和光学通信等领域。
测光栅波长是一项基础实验，通过实验可以了解光栅的原理和性能。
本实验旨在通过测量光栅的衍射光谱，计算出光栅的波长，并验证实验结果与理论值的一致性。
实验材料和仪器：本实验所需材料和仪器有：光栅、单色光源、测角仪、光电二极管、数字多用表、平行光管、三脚架等。
实验步骤：1. 将光栅置于光路中央，与光源和光电二极管分别对准。
2. 调整光源和光电二极管的位置，使得入射光与衍射光垂直。
3. 调整光源的位置和角度，使得入射光尽可能平行。
4. 用测角仪测量出光栅的入射角和衍射角，并记录下来。
5. 使用数字多用表测量光电二极管接收到的衍射光的电压值，并记录下来。
6. 重复上述步骤，分别使用不同波长的单色光源进行测量。
实验原理：光栅是由许多平行的透明或不透明条纹构成的，当入射光通过光栅时，会发生衍射现象。
根据光栅的特点，可以推导出入射光和衍射光的关系，进而计算出光栅的波长。
根据衍射理论，光栅的衍射光谱满足以下公式：mλ = d(sinθi ± sinθd)其中，m为衍射级次，λ为波长，d为光栅常数，θi为入射角，θd为衍射角。
通过实验测量得到的光栅常数d和衍射角θd，可以利用上述公式计算出波长λ。
实验结果与分析：在实验中，我们使用了不同波长的单色光源进行测量，得到了相应的衍射角和电压值。
根据实验数据，我们可以计算出光栅的波长，并与理论值进行比较。
在比较过程中，我们需要考虑到实验误差的存在，以及仪器的精度等因素。
通过对多组实验数据的处理和分析，我们得到了光栅的平均波长，并计算出了相应的误差范围。
实验结果与理论值相比较，误差在可接受范围内，说明实验结果是比较准确的。
实验结论：通过本实验，我们成功地测量了光栅的波长，并验证了实验结果与理论值的一致性。
实验结果表明，光栅是一种非常重要的光学元件，可以用于测量和分析光谱，具有广泛的应用前景。
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。
光栅测定光波波长实验报告
光栅测定光波波长实验报告一、实验目的本实验旨在通过光栅测定光波波长的实验，掌握光栅的原理、构造和使用方法，了解光波的本质和特性，研究不同波长的光在光栅上的衍射现象及其规律，并通过实验数据计算出不同波长的光波的波长值。
二、实验原理1. 光栅原理光栅是一种具有许多平行等间距凹槽或凸棱形成的平面透镜。
当平行入射线照射到光栅上时，会发生衍射现象。
由于各个凹槽或凸棱之间距离相等，因此每个凹槽或凸棱都可以看作是一组相干点源，它们发出的衍射光相互干涉后形成了一系列明暗条纹。
这些条纹被称为衍射谱。
2. 衍射规律当入射光线垂直于光栅表面时，衍射谱中心处为零级亮条纹（主极大），两侧依次为一级暗条纹（第一个副极小）、一级亮条纹（第一个副极大）、二级暗条纹（第二个副极小）、二级亮条纹（第二个副极大）……以此类推。
衍射角度θ与波长λ和光栅常数d之间的关系为：sinθ=nλ/d，其中n为整数，称为衍射级数。
三、实验步骤1. 测量光栅常数d将白光透过准直器使其成为平行光线，调整准直器和透镜位置，使平行光线垂直于光栅表面，并转动准直器和透镜使得白色衍射谱出现在远处的屏幕上。
测量出零级亮条纹的位置，并记录下屏幕距离光栅的距离L1。
移动屏幕至一级亮条纹位置，测量出一级亮条纹到零级亮条纹的距离L2。
计算出光栅常数d=L2/n，其中n为总共出现了多少个一级亮条纹。
2. 测定氢气放电管谱线波长将氢气放电管放在准直器前方，调节准直器和透镜位置，使得氢气放电管发出的光线垂直于光栅表面，并转动准直器和透镜使得谱线出现在远处的屏幕上。
测量出零级亮条纹的位置，并记录下屏幕距离光栅的距离L1。
移动屏幕至一级亮条纹位置，测量出一级亮条纹到零级亮条纹的距离L2。
计算出氢气放电管谱线波长λ=sinθd/n，其中n为总共出现了多少个一级亮条纹。
3. 测定汞灯谱线波长同样将汞灯放在准直器前方，调节准直器和透镜位置，使得汞灯发出的光线垂直于光栅表面，并转动准直器和透镜使得谱线出现在远处的屏幕上。
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实验目的：用分光计和透射光栅测光波的波长，并验证光栅公式。
实验原理：透射光栅是由许多平行直线并紧密排列的光栅线组成的，当一束近似平行的光线垂直入射时，通过光栅后会发生衍射现象。
根据衍射原理，光栅上两个相邻的光栅线之间的距离称为光栅常数，记作d。
当入射光照射到光栅上时，光线会被衍射成许多不同角度的光线，这些衍射光线称为主光束或级次光线。
通过分光计可测得不同级次的衍射角度，并通过透射光栅实验公式进行计算，求得光波的波长。
实验器材：分光计、透射光栅实验步骤：1.调整分光计：将分光计放在实验台上，调整分光计的光束使其沿一条直线入射到透射光栅上。
2.将透射光栅固定在分光计位置，并保持垂直入射角。
3.调整分光计的角度，使得观察到的第一级次光线（最亮的一条）和参考线重合。
4.通过分光计测量不同级次光线（至少测量前五级次）的角度，并记录下来。
5.根据测得的角度，使用透射光栅公式计算不同级次光线对应的波长，求出平均波长。
6.对比计算结果，验证透射光栅公式的准确性。
实验注意事项：1.分光计调整需仔细，保持光线垂直入射。
2.观察光线和参考线的重合要准确。
3.测量时要注意准确记录各级次光线的角度。
4.使用透射光栅公式计算波长时，要对实验数据进行处理并求取平均值，增加结果的准确性。
5.实验结束后，要仔细清理实验器材。
实验结果与分析：根据实验数据和透射光栅公式，我们计算出了不同级次光线对应的波长，并求取了平均值。
通过对比计算结果和实验理论值的差异，我们可以得出实验结果的准确性。
结论：本次实验通过使用分光计和透射光栅，测量了光波的波长，并验证了光栅公式的准确性。
实验结果与理论预期基本吻合，证明了实验方法的可行性，并检验了透射光栅的工作原理。
同时，通过本实验，我们深入理解了光的衍射现象和光栅的作用，提高了我们在光学方面的实验操作能力。
光栅测光波波长实验报告数据
光栅测光波波长实验报告数据实验目的：本次实验的主要目的是通过使用光栅仪器来测量不同光波长的光线，以便于更好地了解光波的性质和特点。
实验原理：光栅是一种具有很高分辨率的光学仪器。
它通过将入射光线分成不同的光谱线，从而使得我们能够更准确地测量不同波长的光线。
光栅的原理基于菲涅尔衍射理论，即通过光的衍射现象来实现对不同波长的光线的测量。
实验步骤：1. 首先，我们需要将光栅放置在光源的前面，然后打开光源并调节到合适的亮度。
2. 然后，我们需要调整光栅的位置和角度，以便于获得尽可能多的光谱线。
3. 接下来，我们需要使用光电探测器来测量不同波长的光线，并记录每个光线的位置和强度。
4. 最后，我们需要使用公式来计算每个光线的波长，并将结果进行记录。
实验结果：在本次实验中，我们测量了五个不同波长的光线，分别是630nm、589nm、546nm、435nm和405nm。
通过对实验数据的分析，我们得出了每个光线的波长，如下所示：630nm：1.92×10^-6m589nm：1.70×10^-6m546nm：1.57×10^-6m435nm：1.27×10^-6m405nm：1.16×10^-6m其中，波长的计算使用了公式：λ=d(sinθ±sinφ)，其中，λ表示波长，d表示光栅常数，θ表示入射光线的角度，φ表示衍射光线的角度。
实验结论：通过本次实验，我们成功地使用光栅测量了不同波长的光线，并计算出了每个光线的波长。
实验结果表明，不同波长的光线在光栅上的位置和强度是不同的，这说明了光波的性质和特点。
此外，本次实验也证明了光栅是一种非常高效和准确的光学测量仪器，可以用于测量不同波长的光线。
测量光波波长的实验报告
一、实验目的1. 了解光波波长测量的原理和方法。
2. 掌握使用分光计和透射光栅测量光波波长的实验技能。
3. 训练数据处理和分析能力。
二、实验原理光波是一种电磁波，其波长（λ）是描述光波传播特性的基本物理量。
光栅是一种重要的分光元件，可以将不同波长的光分开，形成光谱。
本实验采用分光计和透射光栅，利用光栅衍射现象测量光波波长。
光栅衍射原理：当一束单色光垂直照射到光栅上时，光波在光栅上发生衍射，形成衍射光谱。
衍射光谱中，明暗条纹的间距与光波波长成正比。
通过测量衍射光谱中相邻明条纹的间距，可以计算出光波波长。
三、实验仪器1. 分光计2. 透射光栅3. 钠光灯4. 白炽灯5. 汞灯6. 光栅读数显微镜7. 计算器四、实验步骤1. 调节分光计：将分光计的望远镜对准钠光灯的发光点，调节望远镜和分光计的转轴，使望远镜的光轴与分光计中心轴重合。
2. 调节光栅：将光栅固定在分光计的载物台上，调节光栅使其透光狭条与仪器主轴平行。
3. 测量光谱：开启钠光灯，将望远镜对准光栅，调节望远镜的视场，使光谱清晰可见。
记录光谱中第k级明条纹的位置。
4. 重复测量：改变光栅的角度，重复步骤3，测量不同角度下的光谱。
5. 数据处理：根据光栅方程，计算光波波长。
五、实验数据及结果1. 光栅常数：d = 0.1 mm2. 第k级明条纹的位置：θ1 = 20°，θ2 = 30°，θ3 = 40°，θ4 = 50°根据光栅方程：d sinθ = k λ计算光波波长：λ1 = d sinθ1 / kλ2 = d sinθ2 / kλ3 = d sinθ3 / kλ4 = d sinθ4 / k计算结果：λ1 = 0.006 mmλ2 = 0.008 mmλ3 = 0.010 mmλ4 = 0.012 mm六、实验分析1. 通过实验，掌握了使用分光计和透射光栅测量光波波长的原理和方法。
2. 实验过程中，需要注意光栅的调节和光谱的观察，以保证实验结果的准确性。