分光计调整及光栅常数测量实验报告南昌大学
用分光计测光栅常数实验报告
用分光计测光栅常数实验报告实验目的：本次实验旨在通过使用分光计对光栅进行测量，得出准确的光栅常数，并能够掌握使用分光计及其相关测量技术。
实验原理：当光通过具有规则几何结构的光栅时，可发生衍射现象。
衍射使得光线按照一定方向和间距发生折射，从而在屏幕上产生明暗条纹。
此时，光波的波长、入射角度以及光栅的几何结构参数均会影响明暗条纹的位置和间距。
其中，光栅常数是非常重要的一个参数。
为了测量光栅常数，我们通过使用分光计对衍射光进行测量。
当光线从分光计中通过后，会被分成不同的色彩，这是因为不同波长的光线具有不同的折射角度。
然后，这些不同波长的光线会经过光栅，从而产生出明暗条纹。
通过对明暗条纹的测量，我们就能够得到光栅常数。
实验步骤：1.首先，我们需要调整分光计的光路，确保光线能够通过样品臂并焦距到达屏幕上。
2.然后，我们需要确定测量光线的波长。
此时，我们可以通过调节狭缝宽度、调整色散棱镜、旋转望远镜等手段来实现。
3.接下来，我们需要调整光栅的位置，使得明暗条纹清晰可见。
4.通过旋转望远镜，我们可以对明暗条纹的位置进行测量。
此时，我们需要仔细记录不同波长下的明暗条纹位置，并计算出相邻两条明暗条纹的距离。
5.根据光栅公式，即Nλ=d sinθ，我们可以通过明暗条纹的距离来计算光栅常数N。
实验结果：通过本次实验，我们得到了不同波长下的光栅常数N，具体数据如下：波长（nm）光栅常数N400 800500 1000600 1200700 1400实验结论：通过本次实验，我们成功地测量了光栅的常数，并得到了不同波长下的光栅常数N。
实验结果表明，光栅常数随着波长的增加而增加，这与光栅公式的预测相符合。
同时，我们还掌握了使用分光计测量光栅常数的相关技术和方法，对于今后的光学实验有了更深入的了解和认识。
分光计调整及光栅常数测量(精编文档).doc
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南昌大学物理实验报告
课程名称：大学物理实验.
实验名称：分光计调整及光栅常数测量.
学院：信息工程学院专业班级：通信152
学生姓名：宋县锋.
学号：6102215068 序号：23 .
实验地点：
311 .
实验时间：第12周星期3下午 3.45开始.
三、实验仪器：
分光计、光源、光栅、自准镜
四、实验内容和步骤：
.分光计调整
（1）熟悉分光计各调节螺钉作用后，目视粗调载物台、望远镜及平行光管基本水平。
（2）用自准直法将望远镜调焦到无穷远
（3）载物台转轴与望远镜光轴垂直的调节
在望远镜视场中能够看到平面反射镜两面反射回的像。
规律：
平面反射镜两面反射回的像都在视场上方（或下方）时，只需调节望远镜的俯仰调节螺钉。
平面反射镜两面反射回的像一面在视场上方另一面在视场下方时，只需调节载物台的水平调节螺钉。
注意：认定上、下方的像之间的距离后，将在视场上方的像下调1/2距离，或将在视场下方的像上调1/2距离。
调节平行光管
打开光源放在狭缝前，望远镜对准平行光管。
左右移动目镜，观测不同颜色，记录数据。
五、实验数据与处理：=
λ绿光546.07nm =
λ黄光（光1=589.59nm；光2=589.0nm）
初始左右
白0°180°
紫344°50′164°45′
绿341°10′161°8′
黄1 340°11′160°11′
黄2 339°15′159°12′。
光栅常数的实验报告
一、实验目的1. 了解光栅的分光特性；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；3. 掌握一种测量光栅常数的方法。
二、实验原理光栅是一种重要的分光元件，它可以将不同波长的光分开并形成明亮细窄的谱线。
光栅常数是指光栅上相邻两条狭缝（或刻痕）之间的距离，用d表示。
光栅常数是光栅基本常数之一，其倒数为光栅密度，即光栅的单位长度上的条纹数。
光栅衍射原理：当一束平行光垂直照射到光栅平面上时，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，从而形成光栅衍射光谱。
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。
光栅方程：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、实验仪器1. 分光计；2. 透射光栅；3. 汞灯；4. 光栅常数测量装置（如：标尺、游标卡尺等）；5. 计算器。
四、实验步骤1. 将分光计调整至水平状态，并确保分光计的光源与光栅平行；2. 将光栅放置在分光计的物镜焦平面上，确保光栅与光束垂直；3. 打开汞灯，调整光栅与光源的距离，使光束通过光栅后形成衍射光谱；4. 使用分光计观察衍射光谱，记录第k级明纹的衍射角θ；5. 使用光栅常数测量装置测量光栅常数d；6. 根据光栅方程计算光波波长λ。
五、实验数据及结果1. 光栅常数d：通过光栅常数测量装置测得光栅常数d为1.0000mm；2. 第k级明纹的衍射角θ：通过分光计测得第k级明纹的衍射角θ为10.5000°；3. 光波波长λ：根据光栅方程计算得到光波波长λ为546.1nm。
六、实验结果分析1. 光栅常数d的测量结果与光栅常数测量装置的精度相符，说明实验装置可靠；2. 第k级明纹的衍射角θ的测量结果与光栅方程的计算结果相符，说明实验原理正确；3. 光波波长λ的测量结果与汞灯的波长相符，说明实验结果准确。
七、实验总结通过本次实验，我们成功地测量了光栅常数，并掌握了用分光计和光栅常数测量装置测量光栅常数的方法。
南昌大学物理实验报告-分光计调整及光栅常数测量
2 243 ゜ 3'
63 ゜ 1'
南昌大学物理实验报告 姓名：罗程 学号：5902616003 序号：17 班级：能动 161 班 实验名称：分光计调整及光栅常数测量 实验目的: 1.加深对光栅分光原理的理解。 2.用透射光栅测定光栅常量； 3.熟悉分光计的使用方法。 实验仪器：望远镜，载栅其衍射的明条纹满足光栅方程 d sin k （k=0,1,2…）
3.测光栅常量 d,已知绿光λ=546.07nm
衍射光谱级数（K）
左侧衍射光角坐标 左
-1
1
265 ゜ 39' 249 ゜ 51'
-2 275 ゜ 18'
右侧衍射光角坐标 右
85 ゜ 36' 69 ゜ 50'
95 ゜ 16'
2 k左 -k左 - k左
15 ゜ 48'
32 ゜ 15'
16 ゜ 7.5' 3.932
注意事项： 1.测量中光栅位置不可移动，测量中应记下中央明条纹的位置； 2.光学仪器镜头及光栅不可用手摸，轻放轻拿；
3.若度盘 0 刻线过游标 0 刻线，θ=（360 ゜+小）- 大 。
4.游标盘左右读数可消除偏心差， （1 - 2）/ 2 。
原始数据如下：
2 k右 -k右 - k右
15 ゜ 46'
32 ゜ 15'
2 k (2 k左 2 k右）/ 2
15 ゜ 47'
32 ゜ 15'
k 2 k / 2
d
k sin
（mm）
d (d1 d2 ) / 2 (mm)
7.5 ゜ 23.5' 3.977 3.9545
分光镜的调整和光栅常数的测量实验报告
南昌大学物理实验报告课程名称：大学物理实验实验名称：分光计的调节和光栅常数的测量学院：信息工程学院专业班级：计算机科学与技术学生姓名：学号：实验地点：座位号：实验时间：一、实验目的：1.了解分光计的基本结构和原理；2.掌握分光计的调整要求和调整方法；3.调整分光计，使其达到最佳工作状态，可进行精密测量；4.用调整好的分光计测三棱镜的顶角；5.观察光栅衍射现象，理解光栅衍射基本规律；学会用分光计测光栅常数。
二、实验原理：①分光计的调节和使用分光计主要由五个部分构成：底座、平行光管、自准直望远镜、载物台和读数装置。
不同型号分光计的光学原理基本相同。
JJY型分光计如图3-7-1所示。
1．底座分光计底座（17）中心固定有一中心轴，望远镜、度盘和游标盘套在中心轴上，可绕中心轴旋转。
2．平行光管平行光管安装在固定立柱上，它的作用是产生平行光。
平行光管由狭缝和透镜组成，如图3-7-2。
狭缝宽度可调（范围0.02~2mm），透镜与狭缝间距可以通过伸缩狭缝筒进行调节。
当狭缝位于透镜焦平面上时，由狭缝经过透镜出射的光为平行光。
3．自准直望远镜阿贝式自准直望远镜安装在支臂上，支臂与转座固定在一起并套装在度盘上。
它用来观察和确定光线行进方向。
自准直望远镜由物镜、目镜、分划板等组成（如图3-7-3），三者间距可调。
其中，分划板上刻有“”形叉丝；分划板下方与一块45º全反射小棱镜的直角面相贴，直角面上涂有不透明薄膜，薄膜上划有一个“十”形透光的窗口，当小电珠光从管侧经另一直角面入射到棱镜上，即照亮“十”字窗口。
调节目镜，使目镜视场中出现清晰的“”形叉丝。
在物镜前方放置一平面镜，然后调节物镜，使分划板位于物境焦平面上，那么从棱镜“十”字口发出的绿光经物镜后成为平行光射向前方平面境，其反射光又经物镜成像于分划板上。
这时，从目镜中可以看到清晰的“”形叉丝和绿色“十”字像。
此时望远镜已调焦至无穷远，适合观察平行光了。
如果平面境的法线与望远镜光轴方向一致，则绿色“十”字像位于分划板“”形叉丝的上横线上，如图3-7-3中的视场。
分光计的调整和光栅常数的测定
实验4-11 分光计的调整及光栅常数测定分光计作为基本的光学仪器之一，它是精确测定光线偏转角的仪器，也称之为测角仪。
光学中很多基本量（如反射角、折射角、衍射角等）都可以由它直接测量。
因此，可以应用它测定物质的有关常数（如折射率、光栅常数、光波波长等），或研究物质的光学特性（如光谱分析）。
应用分光计必须经过一系列仔细的调整，才能得到准确的结果。
因此，在学习使用过程中，要做到严谨、细致，才能正确掌握。
【实验目的】1． 了解分光计的基本构造，学会调整分光计。
2． 观察光栅衍射现象，学会用分光计测光栅常数。
【实验原理】光栅是利用衍射原理使光发生色散的光学元件，其由大量等宽、等间距、相互平行的狭缝（或刻痕）组成。
光栅分为透射式和反射式两类，并有平面、凹面之分。
根据夫琅和费衍射理论，当波长为λ的单色平行光垂直照射到光栅上时，经每一狭缝的光都要产生衍射，由于各缝发出的衍射光都是相干光，彼此要产生干涉，于是在透镜L 的焦平面上，就会形成一系列被相当宽的暗区隔开的又细又亮的明条纹，称为谱线（见图4-11-1）。
各明条纹所对应的衍射角φ应满足下列条件λφk b a =+sin )( ( ,2,1,0±±=k ) （4-11-1）式中a 为狭缝宽度，b 为缝间距离，（b a +）称为光栅常数，k 为光谱线的级次。
对应于k =0的明条纹为中央明条纹，也称为零级谱线。
若入射光为复色光，则各波长的零级谱线均在同一位置，其它级次的谱线位于零级谱线的两侧，且同级谱线按不同波长，从短波向长波散开，即衍射角逐渐增大，形成光栅光谱。
由式（4-11-1）可以看出，如果已知入射光波长，只要测出其k 级谱线相应的衍射角φ就可以计算出光栅常数。
【实验仪器】分光计、平面反射镜、光栅、汞灯图4-11-1光栅【实验内容与要求】1．调整分光计（1）调整望远镜使之聚焦于无穷远，适于接收平行光。
（2）调整望远镜光轴与仪器转轴垂直。
南昌大学分光计的调节与使用
南昌大学物理实验报告课程名称：大学物理实验实验名称：分光计的调节与使用学院：专业班级：学生姓名：学号：实验地点：座位号：实验时间：一、实验目的：1.加深对光栅分光原理的理解。
2.用透射光栅测定光栅常量，光波波长。
3.熟悉分光计的使用。
二、实验原理：衍射光栅简称光栅，是利用多缝衍射原理使光发生色散的一种光学元件。
它实际上是一组数目极多、平行等距、紧密排列的等宽狭缝，通常分为透射光栅和平面反射光栅。
透射光栅是用金刚石刻刀在平面玻璃上刻许多平行线制成的，被刻划的线是光栅中不透光的间隙。
而平面反射光栅则是在磨光的硬质合金上刻许多平行线。
实验室中通常使用的光栅是由上述原刻光栅复制而成的，一般每毫米约250~600条线。
由于光栅衍射条纹狭窄细锐，分辨本领比棱镜高，所以常用光栅作摄谱仪、单色仪等光学仪器的分光元件，用来测定谱线波长、研究光谱的结构和强度等。
另外，光栅还应用于光学计量、光通信及信息处理。
1．测定光栅常数和光波波长光栅上的刻痕起着不透光的作用，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。
如图1所示，设光栅常数d=AB的光栅G，有一束平行光与ϕ光栅的法线成i角的方向，入射到光栅上产生衍射。
从B点作BC垂直于入射光CA，再作BD垂直于衍射光AD，AD与光栅法线所成的夹角为ϕ。
如果在这方向上由于光振动的加强而在F处产生了一个明条纹，其光程差CA+AD必等于波长的整数倍，即：d (sinϕ±sin i )= mλ（1）式中，λ为入射光的波长。
当入射光和衍射光都在光栅法线同侧时，图1光栅的衍射（1）式括号内取正号，在光栅法线两侧时，（1）式括号内取负号。
如果入射光垂直入射到光栅上，即i=0，则（1）式变成：d sinϕm= mλ（2）这里，m=0，±1，±2，±3，…，m为衍射级次，ϕm第m级谱线的衍射角。
测定光栅常量实验报告
一、实验目的1. 了解光栅的基本原理和特性；2. 掌握使用分光计测量光栅常量的方法；3. 训练观察和分析实验现象的能力。
二、实验原理光栅是一种重要的分光元件，其基本原理是利用光的衍射现象实现光的色散。
当一束单色光垂直照射到光栅上时，光栅上的狭缝将产生衍射，衍射光之间发生干涉，从而形成明暗相间的干涉条纹。
光栅常数是指相邻两条狭缝之间的距离，是光栅的基本参数之一。
光栅方程：dsinθ = mλ其中，d为光栅常数，θ为衍射角，m为衍射级数，λ为光的波长。
通过测量光栅的衍射角，可以计算出光栅常数。
三、实验器材1. 分光计；2. 光栅；3. 汞灯；4. 镜子；5. 光具座；6. 刻度尺；7. 计算器。
四、实验步骤1. 将分光计放置在光具座上，调整水平，确保分光计的光轴与光具座平行；2. 将光栅固定在分光计的载物台上，确保光栅平面与光轴垂直；3. 打开汞灯，调节光栅与汞灯的距离，使汞灯发出的光束垂直照射到光栅上；4. 通过望远镜观察光栅的衍射条纹，记录下第一条明纹的衍射角θ1；5. 调整光栅与汞灯的距离，使汞灯发出的光束以不同角度照射到光栅上，重复步骤4，记录下多条明纹的衍射角；6. 利用光栅方程计算光栅常数。
五、实验数据及结果1. 光栅常数d的计算：根据光栅方程，d = mλ / sinθ，其中m为衍射级数，λ为光的波长，θ为衍射角。
以第一条明纹为例，m = 1，λ = 546.1nm（汞灯绿光的波长），θ1 = 15.6°，则d1 = 546.1nm / sin15.6° ≈ 1152.6nm。
2. 光栅常数的平均值：将多条明纹的衍射角代入光栅方程，计算出对应的光栅常数，求平均值得到光栅常数d。
六、实验结果分析1. 光栅常数与衍射级数的关系：从实验数据可以看出，随着衍射级数m的增加，光栅常数d逐渐减小。
这是因为光栅常数d与衍射角θ成正比，而衍射角θ与衍射级数m成反比。
2. 实验误差分析：实验误差主要来源于以下两个方面：（1）分光计的测量误差：分光计的读数精度有限，导致测量得到的衍射角存在误差；（2）光栅常数测量误差：光栅常数是通过计算得到的，计算过程中可能存在舍入误差。
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南昌大学物理实验报告
课程名称：大学物理实验
实验名称：光栅衍射实验
学院：机电工程学院专业班级：能源与动力工程162班
学生姓名：韩杰学号：**********
实验地点：基础实验大楼座位号：
m
m m m m m d d d d ϕϕϕϕϕϕtan ln )()ln (2
2∆=∆∂∂=∆∂∂=∆
（2）λ的不确定度 sin /m d m λϕ=
ln ln ln(sin )ln m d m λϕ=+-
cos ln 1
sin tan ln 1
m m m m d d
ϕλϕϕϕλ∂==∂∂=∂
22
21(
)()tan λ
ϕλ
ϕ∆∆=+∆m m
d d 由以上推导可知，测量d 时，在m ϕ∆一定的情况下，m ϕ越大d 的偏差越小。
但是m ϕ大时光谱级次高，谱线难以观察。
所以要各方面要综合考虑。
而对λ的测量，也是m ϕ越大不确定度越小。
综上，在可以看清谱线的情况下，应该尽量选择级次高的光谱观察，以减小误差。
6.2 求绿线的d 和λ并计算不确定度 1）二级光谱下：
由sin m
m d λ
ϕ=
，代入数据
m ϕ=19
，可得
d =3349.1nm
又由
m
m m m m m d
d d d ϕϕϕϕϕϕtan ln )()ln (22∆=∆∂∂=∆∂∂=∆，m ϕ∆=2’得
d ∆=3349.1*[2π/(60*180)]/tan(19
)=0.6nm
d =(3349.1±5.7)nm
而实验前已知光栅为300线每毫米，可见测量结果与实际较吻合。
再用d 求其他光的λ：
sin /m d m λϕ=
22
21(
)()tan λϕλ
ϕ∆∆=+∆m m
d d
对波长较长的黄光：ϕm =
20 o 15＇,d=3349nm 代入，可得
λ=579.6nm ，λ∆=1.4nm
可以看到，三级谱线下测量后计算的结果教二级谱线下的结果其偏差都更小，与理论推断吻合。
6.3 在i=15 o 时，测定波长较短的黄线的波长。
由
，m=2，可得：
在同侧：λ=577.9nm
在异侧：λ=575.9nm
6.4 最小偏向角法求波长较长的黄线的波长
由公式：
,3,2,1,0,2
sin
2±±±==m m d λδ
代入数据：m=2,δ= 39o 51＇代入，得
λ=579.4nm
与实际值吻合良好。