用透射光栅测量光波波长及角色散率(有实验数据)

补5 用透射光栅测量光波波长光栅是重要的分光元件，和棱镜一样，被广泛应用于单色仪，摄谱仪等光学仪中。

光栅实际上是一组数量极大的平行排列的，等宽、等距狭缝。

应用透射光工作的称为透射光栅，应用反射光工作的称为反射光栅。

本实验主要采用透射光栅来进行测量。

【实验目的】1.加深对光栅分光原理的理解。

2.使用透射光栅测定光栅常量，光波波长和光栅角色散。

3.进一步练习分光计的调节和使用，并了解在测量中影响测量精度的因素。

【实验仪器】分光计，平面透射光栅，汞灯，钠灯，等。

【实验原理】如图B5-1所示，设S 为位于透镜L 1物方焦面上的细长狭缝光源，G 为光栅，光栅上相邻狭缝的间距为d 。

自光源S 射出的光，经透镜L 1后，成为平行光且垂直照射于光栅平面G 上，平行光通过光栅狭缝时产生衍射，凡与光栅法线成θ角的衍射光经透镜L 2后，会聚于象方焦平面的θP 点，其产生衍射亮条纹的条件为λθk d =sin (B5-1)(B5－1)式称为光栅方程，式中θ为衍射角，λ为光波波长，k 是光谱级数(k = 0，±1，±2…)，d 称为光栅常量。

衍射亮条纹实际上是光源狭缝的衍射象，是一条条锐细的亮线。

当k =0时，在θ=0的方向上，各种波长的亮线重叠在一起，形成白色的零级亮线。

对于k 的其它数值，不同波长的亮线出现在不同方向上，形成光谱，此时各波长的亮线称为光谱线。

而与k 的正、负两组值所对应的两组光谱，则对称地分布在零级亮线的两侧。

因此，可以根据式(B5-1)在测定衍射角θ的条件下，确定d 和λ间关系（通常考虑k =±1时的情形），也就是说只要知道光栅常量d ，就可以求出未知光波长λ；反之，当某特征光的波长λ为已知时，就可以求出光栅常量d 。

这样就为我们进行光谱分析提供了方便而快捷的方法。

式(B5-1)的推导十分简单，因为θsin d 就是相邻两狭缝光的光程差，光程差为波长的整数倍时，显然有相干光干涉会增强，各狭缝的光束增强形成相应波长光波的亮线。

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。

《⼤学物理实验》2-19实验⼗九⽤透射光栅测光波波长及⾓⾊散率171k 实验⼗九⽤透射光栅测光波波长及⾓⾊散率衍射光栅是⼀种分光元件，由于其基质材料不同⽽有透射光栅和反射光栅两类。

它们都相当于⼀组数⽬很多，排列紧密，均匀的平⾏狭缝，透射光栅是⽤⾦刚⽯在⼀块平⾯玻璃上刻划⽽成的。

反射光栅则是刻划在精研过的硬质⾦属⾯上，⽤这种⽅法刻制的光栅，由于要求⾮常精密，因⽽制造困难，所以价格⾮常昂贵，⽽平常所⽤的光栅⼤都是复制品。

如今由于单⾊性好的激光的出现，应⽤其⼲涉原理制成了全息光栅，制造容易，价格便宜，从⽽使得光栅摄谱仪在现代技术上有极其⼴泛的应⽤，光栅实验也得以普及。

本实验⽤的光栅是⼀块透射光栅。

⼀、实验⽬的1．了解分光计的结构，学会正确的调整⽅法； 2．加深对光的衍射理论及光栅分光原理的理解； 3．学会⽤透射光栅测定光波波长、光栅常数及⾓⾊散率。

⼆、实验原理1. 光栅衍射及光波波长的测定根据夫琅⽲费衍射理论，若以单⾊平⾏光垂直地⼊射到透射光栅上（如图1所⽰），当满⾜光栅⽅程：sin d θλ= (k =0, 1,2±±,……) （１）时，θ⽅向的光将加强，其它⽅向的光将减弱甚⾄完全抵消。

式中θ是衍射⾓，d 是缝距⼜常称为光栅常数（d = a + b ，其中a 是刻痕宽度，b 为狭缝宽度），k 为衍射光谱的级数，λ是光的波长。

如果⽤会聚透镜将这些衍射后的光会聚起来，可以在透镜的焦平⾯上看到衍射后的光谱。

图１光栅衍射原理图由光栅⽅程可知，对于所有波长的光，其零级谱线都在θ＝0的⽅向上，其它各级谱线对称地分布在零级条纹两侧。

当已知光栅常数d 时，只要测出第 k 级(实验中取k ＝1)谱线的衍射⾓θ，就可以求得产⽣衍射的光波的波长λ。

反之，⼊射光波长λ已知，通过测定衍射⾓θ，图2 光栅光谱⽰意图172便可求出光栅常数d 。

2. 光栅的⾓⾊散率如果光源中包含⼏种成份的光波，根据衍射⽅程，在同⼀级谱线(除零级外)中，不同波长的光波就有不同的衍射⾓θ，从⽽在同⼀级谱线中形成多条单⾊谱线，如图2所⽰。

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【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。

实验：用透射光栅测定光波波长实验目的：本实验通过使用透射光栅测定光波波长，让学生掌握使用透射光栅进行光学实验的方法和技巧，加深对光学原理和光谱分析的理解。

实验原理：透射光栅是一种特殊的光学元件，它对透过它的光线进行分散和色散，将光谱色散成不同波长的光。

透射光栅是由一系列周期性的条纹组成的，每个条纹都由一定厚度的透明介质（通常是玻璃或塑料）构成，条纹之间的距离通常为成百上千个纳米，这就决定了光线经过光栅时发生的衍射规律。

在衍射的过程中，经过光栅的光束被分散成一系列波长不同的光的光束。

这些光束的分散角度取决于光栅的周期和波长，以及入射光束的入射角度。

在实验中，透射光栅通常用于测量光波长，因为光的颜色可以通过波长来确定。

实验步骤：1.准备透射光栅、白炽灯、物镜镜头和显微镜，将透射光栅固定在物镜镜头下方的导轨上。

2.打开白炽灯，将光线照射在光栅表面上，并调节入射角度，使得入射光通过光栅之后，分散成一系列光束。

3.观察衍射光的分散情况，调整显微镜的焦距，将光谱线聚焦到视野的中心，并用尺子测量出光谱线的距离。

4.使用标准光谱线对比，找出对应的光谱线，确定它们的波长，并计算出平均波长。

实验注意事项：1.实验中要小心光线的安全，不要盯着强光看，以免眼睛受损。

2.调节入射光的角度时，要注意避免光栅倾斜或移动，否则会影响实验结果。

3.实验数据的准确性也取决于透射光栅的质量和精度，因此要选用质量较好的光栅。

实验结果：在实验中，我们可以通过观察和测量光谱线的距离，来确定对应的光谱线波长。

在使用标准光谱线对比后，可以得到不同光谱线的波长，从而计算出平均波长。

实验结果的准确性取决于实验数据的精度和分析方法，因此要认真记录实验数据并进行统计分析。

结论：。

3—13利用透射光栅测定光波波长透射光栅是平面衍射光栅的一种。

平面衍射光栅，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。

60年代以来,随着激光技术的发展又制出了全息光栅。

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,来测定谱线波长、研究光谱的结构和强度等,另外光栅还应用于计量、光通信和信息处理等方面。

一、[实验仪器]分光计、平面透射光栅、汞灯二、[实验原理]若以波长为λ的单色平行光垂直照射在光栅平面上,则透过各狭缝的光因衍射将向各个方向传播,经透镜会聚后相互干涉,并在透镜焦平面上某些位置形成细而亮的明条纹。

明条纹由光栅方程决定λθk d =sin （1）式中b a d +=为光栅常数,a 为光栅每条狭缝的宽度,b 为刻痕宽度,k 为明条纹的级数() 2,1,0±±=k ,θ是第k 级明条纹的衍射角,如图3—13—1所示。

如果入射光不是单色光,由光栅方程可以看出,对于同一级谱线,复色光的波长不同,因而其衍射角θ也各不相同,于是复色光将被分解,而在中央0=k ,0=θ处,复色光仍然重叠在一起,形成中央明条纹。

在中央明条纹两侧对称地分布着() 2,1,0±±=k 级光谱,各级光谱都按波长的大小依次排成一组彩色谱线,称为光栅光谱,如图3—13—1所示。

若已知光栅常数d ,用分光计测出第k 级光谱中某一明条纹的衍射角θ,则可根据光栅方程计算出该明条纹所对应的单色光的波长。

反之,若已知入射光的波长,用分光计测出衍射角θ,即可求出光栅常数。

实验七 用透射光栅测量光波波长及角色散率一、 目的：1 加深对光的衍射理论及光栅分光原理的理解；2 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。

3 测量光波波长。

二、 仪器及用具分光计、透射光栅、汞灯。

三、 原理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θλθsin d kD =∆∆= （2） 测出d 及θ，可求出该方向的角色散率D 。

四、实验内容1 仪器调节分光计的调节，见实验三。

载物台调水平后，使光栅平面与入射光垂直。

2 测光波波长、光栅常数、角色散率以汞灯的绿谱线A 75460⋅为已知，取1=k ，测该谱线左、右衍射光的角位置1T 、2T ，则衍射角2121T T -=θ,由（1）式可求光栅常数。

a) 绿光''014818±= θ由（1）和（2）式可分别求得光栅常数和角色散率分别为 m d 510)002.0645.1(-⨯±=1410)02.088.1(-⨯±=cm Db)紫光'_4115=θ， '02=∆--θ， ''024115+= θ由（1）和（2）式分别求得A 4454360⋅±⋅=λ 1410)02.094.1(-⨯±=cm D b) 黄光''041121±= θA )8.50.5774(±=λ 1410)03.068.1(-⨯±=cm D。

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。

实验六 用透射光栅测定光波波长【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，光波波长和光栅角色散。

3、熟悉分光计的使用方法。

【实验仪器】分光计（JJY 1’型）、光栅（300条/mm ）、低压汞灯（Gp20Hg ）、三棱镜。

【实验原理】1． 测定光栅常数和光波波长光栅和棱镜一样，是重要的分光光学元件，已广泛应用在单色仪、摄谱仪等光学仪器中。

实际上，光栅就是在光学玻璃上刻划或用全息的方法而得到的一组数目极多的等宽、等距和平行排列的狭缝。

应用透射光工作的称为透射光栅，应用反射光工作的称为反射光栅。

本实验用的就是平面透射光栅，光栅上的刻痕起着不透光的作用。

如图（一）所示，设S 为位于透镜L 1物方焦面上的细长狭缝光源，G 为光栅，光栅上相邻狭缝的间距d 称为光栅常量。

自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像方焦面上的θp 点，则产生衍射亮条纹的条件为λθk d k =sin …………………………①式①称为光栅方程。

式中k θ为k 级亮条纹的衍射角，λ为所用光源的波长，k 为光谱级数(0=k ，1±，2±…)。

衍射亮条纹实际上是光源狭缝的衍射像，是一条细锐的亮线。

当0=k 时，在0=θ的方向上，各种波长的亮线重叠在一起，形成明亮的零级像。

对于k 的其它数值，不同波长的亮线出现在不同的方向上形成光谱，此时各波长的亮线称为光谱线。

而与k 的正、负两组值相对应的两组光谱，则对称地分布在零级像的两侧。

因此，若光栅常量d 已知，当测定出某谱线的衍射角k θ和光谱级k ，则可由式①求出该谱线的波长λ；反之，如果波长λ是已知的，则可求出光栅常量d 。

由光栅方程①对λ微分，可得光栅的角色散kd kd d D θλθcos =≡………………………②角色散是光栅、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。