用透射光栅测定光波波长
用透射光栅测光波波长 物理实验报告
华南师范大学实验报告学生姓名 学 号 专 业 化学 年级、班级课程名称 物理实验 实验项目 用透射光栅测光波波长实验类型 □验证 □设计 □综合 实验时间 2012 年 3 月 21 实验指导老师 实验评分一、实验目的：1、加深对光的衍射和光栅分光作用基本原理的理解。
2、学会用透射光栅测定光波的波长及光栅常数。
二、实验原理：如图1所示，自透镜L 1射出的平行光垂直地照射在光栅Ｇ上。
透镜L 2将与光栅法线成θ角的衍射光会聚于其第二焦平面上的P θ点。
产生衍射亮条纹的条件可由光栅方程求得：λθk d =sin （k ＝±1，±2，…，±n ） （1）式中θ角是衍射角，λ是光波波长，k 是光谱级数，d 是光栅常数。
当k ＝０时，根据（1）式，任何波长的光都在0=θ的方向上，即各种波长的光谱线重叠在一起，形成明亮的零级光谱，对于k 的其它数值，不同波长的光谱线出现在不同的方向上（θ的值不同）， k 的正负两组光谱，对称地分布在零级光谱的两侧。
若光栅常数d 已知，在实验中测定了某谱线的衍射角θ和对应的光谱级k ，则可由（1）式求出该谱线的波长λ；反之，如果波长λ是已知的，则可求出光栅常数d 。
光栅方程对λ微分，就可得到光栅的角色散率θλθcos d kd d D ==（2） 角色散率是光栅、棱镜等分光元件的重要参数，它表示单位波长间隔内两单色谱线之间的角间距，当光栅常数d 愈小时，角色散愈大；光谱的级次愈高，角色散也愈大。
且当光栅衍射时，如果衍射角不大，则θcos 接近不变，光谱的角色散几乎与波长无关，即光谱随波长的分布比较均匀，这和棱镜的不均匀色散有明显的不同。
当常数d 已知时，若测得某谱线的衍射角θ和光谱级k ，可依（2）式计算这个波长的角色散率。
三、实验仪器：分光计，平面光栅，汞灯四、实验内容与步骤：测定衍射角从光栅的法线（零级光谱亮条纹）起沿一方向（如向左）转动望远镜筒，使望远镜中叉丝依次与第一级衍射光谱中紫、绿、黄（两条）四条谱线重合（注意使用望远镜方位角微调螺钉），并记录与每一谱线对应的角坐标的读数（两个游标φ1和φ1＇都要读。
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。
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。
用透射光栅测定光波波长
实验内容
（2）调节光栅刻 痕与转轴平行。
用透射光栅测定光波波长
调节c螺丝使得± 调节c螺丝使得±1级条纹等高
实验内容
用透射光栅测定光波波长
3、测光栅常量ｄ 、测光栅常量ｄ 测出±1级光谱中绿线的衍射角，重复5次取平均值，根据光栅方程求 出光栅常量d。 4、测量光波波长 、 选取汞灯光谱中的蓝色及其他颜色的谱线，测出±1级谱线的衍射角 ，将光栅常量代入，求出相应的光波波长。 5、测量光栅的角色散 、 测量其±1级光谱中二黄线的衍射角，汞光谱二黄线的波长差为 2.06nm，结合测得的衍射角之差∆φ，求角色散
D = ∆ϕ ∆λ
数据处理
内容
k
θ
θ
求各 参量
绿光
d=
紫光
黄光1(内) 黄光2(外)
λ紫 =
λ黄1 = λ黄2 =
角色散
数据处理
衍射角的运算公式
1 ′ ′ θ = [(ϕ左 − ϕ左 ) + (ϕ右 − ϕ右 )] 4
用透射光栅测定光波波长
角色散的运算公式
用透射光栅测定光波波长
平面镜
全息光栅
实验仪器
3、低压汞灯
用透射光栅测定光波波长
实验原理
用透射光栅测定光波波长
ϕk ϕk
光栅方程： d sinϕ k = ±kλ (k = 0,1,2,3⋯) 由光栅方程对 λ 微分，可得光栅的角色散 dϕ k D= = dλ d cos ϕ
实验内容
1、分光计的调节 （1）望远镜聚焦于无穷远；
用透射光栅测 定 光波波长
实验目的
用透射光栅测定光波波长
1、熟练掌握分光计的调节和使用方法。 2、观察光线通过光栅后的衍射现象。 、 3、测定衍射光栅的光栅常量、光波波长 、 和光栅角色散。
用透射光栅测光波波长
用透射光栅测光波波长在许多光学应用中，测量光波的波长是非常重要的。
测量光波波长的一种常用方法是使用透射光栅。
透射光栅是一种具有细微刻痕的光学元件，可以将光波分解成不同的频率或波长。
透射光栅通常由玻璃或塑料制成，具有非常高的精度和可重复性。
如果需要准确测量光波的波长，透射光栅是一个非常好的选择。
透射光栅的原理是根据光的干涉和衍射。
当光线通过透射光栅时，它会被分解成不同波长的光所组成的光谱。
透射光栅的表面通常具有许多细微刻痕，可以使光线在通过时发生干涉和衍射现象。
这些现象会导致不同波长的光经过光栅时发生不同的偏移，从而形成一个光谱。
为了测量光波的波长，需要将光线通过透射光栅。
通过传送和衍射现象，光线将分解成不同波长的光，从而形成一个光谱。
光谱上的不同峰值代表不同波长的光。
通过对这些峰值进行测量，可以推导出光波的波长。
为了实现这一目标，可以使用光谱仪。
光谱仪是一种非常精密的量测设备，可以将光谱数据转换为数字信号，从而提供高精度的波长测量。
使用光谱仪可以实现非常高的测量精度，并且可以同时测量多个波长的光，从而提高测试效率。
当测量光波波长时，需要考虑一些因素。
首先，必须确保透射光栅的精度和可重复性。
其次，必须保证测量环境光线的光谱和波长质量。
这通常需要在实验室内进行，以避免外部光照干扰。
最后，还需要根据要测量光的波长选择正确的透射光栅。
不同光波需要不同的光栅，以充分发挥其分光和分光效果。
如果使用不正确的透射光栅，测量结果可能会产生偏差。
总之，透射光栅是一种非常有用的工具，在测量光波的波长时得到广泛应用。
通过合理地选择透射光栅和测量设备，可以实现高精度和可重复的光波波长测量。
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。
物理实验报告《利用分光仪和透射光栅测定光波波长》
物理实验报告《利用分光仪和透射光栅测
定光波波长》
实验目的
本实验旨在利用分光仪和透射光栅来测量光波的波长。
实验仪器
- 分光仪
- 透射光栅
实验步骤
1. 将光源对准分光仪的入口处；
2. 调节分光仪的光柱，使其通过透射光栅；
3. 观察出射光的干涉颜色；
4. 调节透射光栅的位置，使出射光颜色达到最强；
5. 记录透射光栅的位置，并计算出光波的波长。
实验结果
通过实验我们得到了光波的波长数据如下：
结论
通过实验测量，我们得到了光波的波长数据。
根据数据分析，我们可以得出结论：在本实验中，利用分光仪和透射光栅测定光波的波长是可行的。
实验总结
本实验通过分光仪和透射光栅的使用，成功地测量出了光波的波长。
实验方法简单，结果可靠。
希望这个实验对于理解光的特性和测量光波的波长有所帮助。
参考文献
- [参考书目1]
- [参考书目2]。
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。
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用透射光栅测光波波长
一、实验目的
1、进一步学习分光计的调整和使用。
2.加深对光的衍射理论及光栅分光原理的理解
3 掌握用透射关光栅测定光波波长、光栅常数及角色散率的方法。
二、实验仪器
分光计、钠灯、光栅等
三、实验原理
光栅是根据多缝衍射原理制成的一种分光元件。
它
不仅适用于可见光，还能用于红外和紫外光波。
由于制造方法或用途不同，光栅的种类很多，有刻痕光栅和全
息光栅之分；有透射光栅和反射光栅之分等等。
本实验
选用透射式平面刻痕光栅，它在光栅上每毫米刻有n 条
刻痕，其光栅常数d = 1/n 。
现代光栅技术可使n 多达一千条以上。
1．光栅衍射及光波波长的测定 由夫琅和费衍射理论，当波长为λ的单色光垂直入射至光栅上，满足光栅方程 λθk d =sin （ ,3,2,1,0=k ） （1）
时，θ方向的光加强，其余方向的光几乎完全抵消。
式中d 为光栅常数，θ为衍射角。
若已知λ，则可求d ；若已知d ，则可求λ。
2． 光栅的角色散率
光栅在θ方向的角色散率为
θ
λθcos d k d d D == （2） 测出d 及θ，可求出该方向的角色散率D 。
四、实验内容和步骤
1．调节分光计
分光计的调节要求是：望远镜聚焦于无穷远；准直管发出平行光；准直管与望远镜同轴并与分光计转轴正交．调节时，首先用目视法进行粗调。
使望远镜、准直管和载物台面大致垂直于分光计转轴，然后按下述步骤和方法进行细调．
(1)用自准法调节望远镜聚焦于无穷远．
(2)调节望远镜主轴垂直于仪器转轴．
1
75——图b d θP θ2L 1L S
G
图33-5-------图33-6
(3)调节分划板上十字叉丝水平与垂直．转动载物平台，从目镜中观察绿十字像是否沿叉丝水平线平行移动，若不平行，则可转动分划板套筒使其平行(注意不要破坏望远镜的调焦), 到此，望远镜已调好，可作为基准进行其它调节．
(4)调节准直管发出平行光且准直管主轴与转轴垂直
2、光栅位置的调节
将光栅按照上面平面镜的位置放置，并与准直管尽量垂直。
一般情况下，因为光栅片与载物小平台并不垂直，因此，光栅放在已经调好的分光计上后，还要对分光计进行调节，但此时不能调节分光计的望远镜系统，只能调节载物小平台。
其要求是：亮十字反射回来的像(绿十字)及狭缝像与调整叉丝的竖直线重合，亮十字反射回的像的水平线同时与调整叉丝的水平线重合。
因为光栅的两面并不严格平行，因此，此时调节光栅时不必将光栅转动1800。
用钠灯照亮狭缝，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的叉丝的水平线高低不等，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c ，使他们一致（调整a,b 可否？为什么？）。
3、测定光栅常数d
根据（1）式，只要测出第k 级光谱中波长为λ的已知谱线的衍射角θ，就可以求出d 值。
测量钠光谱中双黄线中的nm D 995.5882=λ的第1级或第2级的衍射角。
方法：转动望远镜使叉丝对准谱线的中心，记录两游标的读数21,v v ；将望远镜转到另一侧，使叉丝对准谱线的中心，记录两游标的读数'
'21,v v ，衍射角 )]()[(2
12211v v v v -'+-'=θ
重复测量三次，计算光栅常数d 及其标准不确定度。
4、测量光谱中绿光的波长
用以测出的光栅常数，在测量此谱线的衍射角就可以用衍射公式求出谱线的波长。
衍射角的测量同上，测量三次。
5、测量光栅的角色散
对钠光灯，光谱中的双黄线nm D 592.5891=λ，nm D 995.5882=λ，两黄线的波长差为nm 597.0=∆λ，测出其第1级、第2级光谱中的两黄线的衍射角21,θθ，衍射角的测量同上，测量三次。
根据公式（2）计算角色散率。
思考题
１．本实验对分光仪的调整有何特殊要求？如何调节才能满足测量要求？
２．分析光栅和棱镜分光的主要区别。
３．如果光波波长都是未知的，能否用光栅测其波长？。