实验报告-光栅特性的研究
光栅特性研究
望远镜支架 望远镜水平调节螺钉
调节 载物盘水平调节螺钉
①
④ 松开望远镜锁紧螺钉
载物盘水平、望远镜俯仰调节的特例
平面镜两侧面的反射像同时位于
d
d
或
时，只需调节载物盘的 水平调节螺钉
平面镜两侧面的反射像分别位于
d d
和
时，只需调节望远镜的 俯仰调节螺钉
2) 用自准直法将望远镜调焦到无穷远
⑵
⑶
⑴
反射像 叉丝像 透光窗 伸缩目镜筒
表1：透射光栅常数的测量
绿 546.1 nm
衍射-1级 次数 1 2 3 4 左端读数 衍射+1级
1
右端读数 2
左端读数 1
右端读数
2
5
6 平均
实验数据（汞灯光谱分析）
1数据记录
自拟数据记录表格。
测出汞灯各谱线的k =±1、 ±2的衍射角，计 算各谱线波长及百分误差。
表2：汞灯光谱的研究
a
b
d
f
k----------第级衍射角
----
如果已知光栅常数d，用分光计测出k级谱线
对应的衍射角k，则可求出该谱线对应的入射光
波长;若已知入射光的波长,则反过来可求光栅
常数d 。
仪器及调整
分光计一台 光源(汞灯)一个
平面反射镜一块
衍射光栅一块.
分光计介绍
分光计（又名分光测角仪）是用来精确 测量角度的仪器。分光计是光学实验的基本仪 器之一，通过角度的测量可以计算媒质折射率、 光波波长等相关的物理量，检验棱镜的棱角是
实验目的
1 ．熟悉分光计的调整和应用； 2．了解光栅分光的特点;
3．学会用光栅测定光栅常数的方法。
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。
视觉光栅光栅实验报告
视觉光栅光栅实验报告了解光栅的工作原理，通过实验研究光栅的特性，验证理论课程中的知识，并掌握光栅的使用和调整技巧。
实验原理：光栅是一种用来分析和处理光信号的仪器。
它由许多等间距、等宽度的透明条纹或不透明条纹组成。
当平行入射的平面波通过光栅时，光栅将波分割成一系列夫琅禾费衍射波，这些波的方向和强度由光栅的几何结构决定。
光栅的主要参数有栅常D和栅间隔d，其中栅常D是指相邻两个栅元之间的距离，栅间隔d为相邻两个透射或不透射区的距离。
光栅的夫琅禾费衍射公式为n λ= d\sinθ，其中λ为入射光波长，θ为衍射角。
实验装置与步骤：实验装置主要由光源、准直透镜、可调光栅、屏幕、标尺和测角器组成。
1. 将准直透镜放在光源的后面，调节透镜使光线保持准直。
2. 将可调光栅放在透镜后方，调节光栅的位置，使光线垂直射到光栅上。
3. 在光栅后方放置屏幕，调整屏幕位置，使得夫琅禾费衍射的条纹清晰可见。
4. 使用标尺测量光栅与屏幕的距离，并使用测角器测量夫琅禾费衍射的衍射角。
实验结果与分析：在实验中，我们使用了可调光栅进行光栅实验。
通过调节光栅的位置和屏幕的位置，我们观察到了夫琅禾费衍射的条纹，并进行了测量。
根据实验结果，我们可以推导出光栅的栅常D和栅间隔d。
栅常D可以通过测量夫琅禾费衍射的条纹间距和入射光波长进行计算。
栅间隔d可以通过测量衍射角和入射光波长进行计算。
实验中还可以观察到光栅的色散效应。
当入射光的波长变化时，夫琅禾费衍射的条纹会发生移动，条纹的位置与入射光的波长成正比关系。
这一现象被称为光栅的色散效应。
通过实验，我们验证了理论课程中的光栅原理。
光栅能够将光波分割成一系列夫琅禾费衍射波，条纹的位置和强度由光栅的几何结构决定。
同时，实验中还加深了我们对光栅调整与应用的理解。
结论：光栅实验是一种用来研究光栅特性的实验。
通过实验，我们观察到了夫琅禾费衍射的条纹，并测量了光栅的栅常和栅间隔。
实验结果验证了光栅原理的正确性，并加深了我们对光栅的理解。
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。
衍射光栅特性实验报告
一、实验目的1. 理解衍射光栅的工作原理及其在光谱分析中的应用。
2. 掌握使用衍射光栅测定光波波长和光栅常数的实验方法。
3. 深入理解光栅衍射公式及其适用条件。
4. 分析衍射光栅的色散率、光谱特性等关键参数。
二、实验原理衍射光栅是利用多缝衍射原理使光发生色散的光学元件。
光栅由一组数目极多、平行等距、紧密排列的等宽狭缝构成，分为透射光栅和平面反射光栅。
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。
光栅衍射公式为：\[ d \sin \theta = m \lambda \]其中，\( d \) 为光栅常数（即相邻两狭缝间距），\( \theta \) 为衍射角，\( m \) 为衍射级数，\( \lambda \) 为光波波长。
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. 白色光源5. 硅光电池6. 毫米刻度尺四、实验步骤1. 将分光计调整至水平状态，确保光栅垂直于光路。
2. 打开低压汞灯，调节光源与光栅的距离，使光束垂直照射在光栅上。
3. 通过分光计观察衍射光谱，记录不同衍射级数 \( m \) 对应的衍射角\( \theta \)。
4. 利用光栅衍射公式计算光波波长 \( \lambda \) 和光栅常数 \( d \)。
5. 改变光栅常数，观察衍射光谱的变化，分析色散率、光谱特性等参数。
五、实验结果与分析1. 计算光波波长和光栅常数：\[ \lambda = \frac{d \sin \theta}{m} \]\[ d = \frac{\lambda}{m \sin \theta} \]根据实验数据，计算得到光波波长和光栅常数，并与理论值进行比较。
2. 分析色散率：色散率 \( D \) 表示为：\[ D = \frac{d \sin \theta}{\theta} \]随着衍射级数 \( m \) 的增加，色散率 \( D \) 呈线性增加，说明光栅的色散率较高。
光栅的特性研究
1
������������������ ������
������
紫
，λ紫Fra bibliotek，λ 紫，并与公认值比较，求出百分误差。
【数据处理与结果】 （画出数据表格、写明物理量和单位，计算结果和不确定度，写出结
果表达式。注意作图要用坐标纸）
实验数据记录表： Wavelength Kind of light Green Test 1 546.1nm Green Test 2 Green Test 3 435.8nm 577.0nm 579.1nm Purple Light Yellow Inside Yellow Outside S1 156°05′ 155°55′ 155°53′ 157°49′ 155°55′ 155°50′ S1‘ 174°41′ 174°41′ 174°45′ 172°47′ 175°44′ 175°47′ S2 336°05′ 335°56′ 335°23′ 337°49′ 335°55′ 335°50′ S2’ 354°44′ 354°44′ 354°46′ 352°47′ 355°44′ 355°47′ Θ 9°19′ 9°44′ 9°54′ 7°49′ 9°95′ 9°99′
【注意事项】
1）分光计必须按操作规程正确使用。 2）光栅是易碎、易损元件，必须轻拿轻放，不能用手指捏光栅面，只能拿支架。
【实验内容】
1.分光计调整与汞灯衍射光谱观察 （1）调整分光计。 按要求调整好分光计 （2）调整光栅 1）使光栅平面垂直于平行光管光轴。将光栅放置在平台上，如图所示。暂时遮挡从平行光 管来的光，从望远镜目镜里找到被光栅平面反射回来的叉丝像。转动小平台并调节 a1、a3 使光 栅前后两个面反射回来的叉丝像都能与分划板的“上十字叉丝”重合，此时光栅平面垂直于望远 镜光轴，也必然垂直于平行光管光轴。 2）使光栅狭缝平行于分光计转轴。转动望远镜，就会观察到各级光谱。调节螺钉 a2（注意 不要动 a1，a3） ，使视场 0 级亮条纹两侧的光谱线的中点与分划板中央十字线的中心重合，即使 各个条纹的高度相同。调好后再检查光栅平面是否仍保持和转轴平行。若发生了改变，就要反复 多次调节，直到①、②的要求同时满足为止。 3）使平行光垂直入射到光栅平面上。转动望远镜，使垂直的分划线对准 0 级条纹，然后固 定望远镜。转动平台，使光栅平面反射回的叉丝像位于分划板的上方十字线位置，然后固定小平 台及与之相联的游标盘。此时平行光垂直入射到光栅平面上。 （3）调节平行光管狭缝宽度
光栅特性的研究实验报告
光栅特性的研究实验报告
《光栅特性的研究实验报告》
近年来，随着微电子和光电，尤其是随着发展速度快的光波导网络、光纤技术的研究，光栅的特性研究变得越来越重要。
本次试验旨在激励学生熟悉和理解光栅分析技术，从而探究光栅特性。
首先，将实验仪器，如电路板、光耦、光栅、示波器和电源安装在实验桌上，以及弹性端子、接地端子等连接器，按正确的接线方法接上它们，然后断电、复位设备、设定被测参数，使各设备按正确的初始状态稳定工作。
其次，设置光栅，将光栅与输出端子连接，并用函数发生器产生可编程的脉冲正弦波信号，以平均电压方式检测最高和最低波形水平之间的匹配度，并记录光栅分辨率、失真度等实验数据。
最后，用多种方法对实验数据进行数据分析，写出实验报告，得出光栅特性的结论；此外，讨论报告中相关理论模型和实验结果及其不足之处，并给出实验改进建议，以指导更有效的实验。
本次实验在一定程度上改善了学生对光栅分析技术的理解，通过艰苦的努力得出了光栅特性的研究结论，为我们后续的技术开发奠定了基础。
光栅特性及测定光波波长实验报告
实验名称：光栅特性及测定光波波长目的要求1. 了解光栅的主要特性2. 用光栅测光波波长3. 调节和使用分光计仪器用具1. JJY型分光计2. 透射光栅3. 平面镜4. 汞灯5. 钠光灯6. 可调狭缝7. 读数显微镜实验原理实验所用的是平面透射光栅，它相当于一组数目极多、排列紧密均匀的平行狭缝。
根据夫琅禾费衍射理论，当一束平行光垂直的投射到光栅平面上时，光通过每条狭缝都发生衍射，有狭缝射光又彼此发生干涉。
凡衍射角符合光栅方程：φkλsin（k=0，±1，±2，…）d=在该衍射角方向上的光将会加强，其他方向几乎完全抵消。
式中φ是衍射角，λ是光波波长，k 使光谱的级数，d 是缝距，称为光栅常数，它的倒数1／d 叫做光栅的空间频率。
当入射平行光不与光栅表面垂直时，光栅方程应写为：λφk i d =−)sin (sin （k =0，±1，±2，…）若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会出现一系列的亮点，焦面上的各级亮点在垂直光栅刻线的方向上展开，称为谱线。
在φ＝0的方向上可以观察到中央极强，即零级谱线。
其他 ±1，±2，…级的谱线对称的分布在零级谱线两侧。
若光源中包含几种不同波长的光，对不同波长的光，同一级谱线将有不同衍射角φ，因此在透镜的焦面上出现按波长次序级谱线级次，自第0级开始左右两侧由短波向长波排列的各种颜色的谱线，称为光栅衍射光谱。
用分光计测出各条谱线的衍射角φ，若已知光波波长，即可得到光栅常数d ；若已知光栅常数d ，即可得到待测光波波长λ。
分辨本领R: 定义为两条刚好能被该光栅分辨开的谱线的波长差△λ≡λ2－λ1去除它们的平均波长：λλ∆≡R ， R 越大，表明刚刚那个能被分辨开的波长差△λ越小，光栅分辨细微结构的能力就越高。
由瑞利判据可以知道：kN R =其中N 是光栅有效使用面积内的刻线总数目。
角色散率D: 定义为同一级两条谱线衍射角之差△φ与它们的波长差△λ之比。
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实验报告
姓名：班级：学号：实验成绩：
同组姓名：实验日期：2008-9-16 指导老师：助教28 批阅日期：
光栅特性的研究
【实验目的】
1．进一步熟悉光学测角仪的调整和使用
2. 测量光栅的特性参数。
3. 掌握RC、RL串联电路的幅频特性和相频特性的测量方法。
4. 从测定钠灯和汞灯光谱在可见光范围内几条谱线的波长过程中，观测和研究光栅的衍射现象。
【实验原理】
1. 光栅衍射
有大量等宽间隔的平行狭缝构成的光学元件
成为光栅．设光栅的总缝数为N，缝宽为a，缝间
不透光部分为b，则缝距d = a + b，称为光栅常
数．按夫琅和费光栅衍射理论，当一束平行光垂
直入射到光栅平面上时，通过不同的缝，光要发
生干涉，但同时，每条缝又都要发生衍射，且N
条缝的N套衍射条纹通过透镜后将完全重合．如
图1所示，当衍射角θ满足光栅方程dsinθ = kλ（k = 0、±1、± 2、…）时，任两缝所发出的两束光都干涉相长，形成细而亮的主极大明条纹．
2．光栅光谱
单色光经过光栅衍射后形成各级主
极大的细亮线称为这种单色光的光栅衍
射谱．如果用复色光照射，由光栅方程
可知不同波长的同一级谱线（零级除外）
的角位置是不同的，并按波长由短到长
的次序自中央向外侧依次分开排列，每
一干涉级次都有这样的一组谱线．在较
高级次时，各级谱线可能相互重叠．光
栅衍射产生的这种按波长排列的谱线称
为光栅光谱．
评定光栅好坏的标志是角色散率和光栅的分辨本领．
若入射光束不是垂直入射至光栅平面（图2），则光栅的衍射光谱的分布规律将有所变化．理论指出：当入射角为i时，光栅方程变为
【实验数据记录、实验结果计算】
1、白色条纹角度：25720’7721’
2、绿光
绿光的测量数据
编号-1 +1 -2 +2
1266’247’27625’’
1’-9’195’-19’
286’’26’’
29’-’’-19’
9’-’’-19’
3.33 3.32 3.34 3.33 2、蓝光
蓝光的测量数据
编号-1 +1 -2 +2
1264’249’27228’’
1’-7’158’-15’
284’’27’’
27’-’’-15’
7’-’’-15’
434.7 434.7 434.2 433.3
3、紫光
编号-1 +1 -2 +2
3
1264’25027119’’
1’-7’13’-14’
284’’20’’
26’-’’-14’
6’-’’-14’
401.0 406.8 402.3 403.3 4、黄光1
黄光1的测量数据
编号-1 +1 -2 +2
1267’24725’277’’
1’-9’’-20’
287’’’’
29’-9’’-20’
9’-’’-20’
573.5 574.4 574.0 574.0 4、黄光2
黄光2的测量数据
编号-1 +1 -2 +2
1267’247’277’’
1’-10’-20’
287’’’’
29’-10’’-20’
10’-’’-20’
578.2 579.2 576.2 576.7 4、Na黄光1
Na黄光1的测量数据
编号-3 +3
1289’225’
1’-31’
2’’
231’-’
31’-31’
585.7 585.7
5
5、Na黄光2
Na黄光2的测量数据
编号-3 +3
1289’225’
1’-31’
2’’
231’-’
31’-31’
586.6 586.8
【对实验结果中的现象或问题进行分析、讨论】
1、本次实验的主要内容有两部分，一是光学测角仪的调整，另一个部分是对光栅的测量，由于上个学期我曾经做过光学测角仪调整的实验，所以我很快就完成了仪器的调整，与上个学期三棱镜的观测结果比较，光栅的光谱更为清晰，且容易辨认，三棱镜的光谱比较难找，很容易观测到彩虹。
2、对于实验的测量结果，有一定的误差，原因应该是实验者在测量时无法确认光谱与中线重合的很好，由于光谱；有一定的宽度，又不能将其调整的过细，这样很难找到光谱，所以实验者不容易是两条细线恰好重合，引起一定的误差。
3、在进行钠灯的测量中，只有到了+3、-3时才会出现双黄光，这与我们实验前的预计基本一致。
【注意事项】
1．实验前应复习光学测角仪、钠光灯、汞灯、全息光栅等有关知识，严格按光学仪器使用维护规则操作．
2．实验过程中，各仪器、光源、元件的相对位置不要随意挪动，以免影响其他组实验或变更实验条件．
3．光学实验中对光的要求很高，注意实验室的避光，并且要熟悉光学测角仪的使用，尤其是对目镜的微调旋钮，可以提高实验数据的准确性，减少误差。
【实验感想】
由于我在上个学期曾经做过关于光学测角仪的实验，因此这个实验做起来较为轻松，光学测角仪的原理虽然简单，但是其调整还是需要一定的训练与对光学知识的合理应用，通过这种一边动手一边学习的方法，我们可以更好的理解实验原理，并且可以通过自己的知识来进行一些创新，最后感谢实验老师在实验中对我的帮助。
7。