光栅衍射实验—光波波长的测量

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）。

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。

用衍射光栅测量光波波长实验报告下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。

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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。

光栅测量光波波长实验报告(一)光栅测量光波波长实验报告实验目的通过光栅测量光波波长，熟练掌握光栅测量原理和方法，加深对波长的理解和认识。

实验原理光栅测量光波波长的原理是利用光栅的作用，将光分离成颜色条带，用公式dsinθ=mλ计算光的波长。

实验内容1.测量氢气谱线的波长。

2.测量汞灯谱线的波长。

实验步骤1.调节光源，使其对准光栅。

2.调节准直器，使光源的光线垂直入射光栅。

3.调节望远镜，找到零级衍射条纹。

4.记录各级衍射条纹的角度和明暗情况。

5.用公式dsinθ=mλ计算光的波长。

实验结果1.氢气谱线的波长：•蓝线：434nm•绿线：486nm•红线：656nm2.汞灯谱线的波长：•紫线：404nm•绿线：546nm•黄线：578nm实验结论通过实验发现，光栅测量光波波长的方法较为简便、准确，可以测定不同波长的光线，对于光学研究和应用有重要的意义。

实验分析实验中发现，测量光波波长的主要依据是光栅原理和计算公式。

光栅的作用是将光线分离成颜色带，而计算公式是根据衍射原理和光栅性质得出的，可以精确计算出光的波长。

此外，实验中要注意光源和准直器的调整，特别是将光源光线垂直入射光栅时要仔细调节，否则会影响测量的准确性。

另外，在记录各级衍射条纹时，应该在暗房中进行，以免环境光的影响。

实验改进为了减小实验误差，可以采取以下改进措施：1.使用更高精度的仪器减少误差。

2.加强对光源和准直器的校准，确保光线垂直入射光栅。

3.统计多组数据，计算平均值，并考虑误差范围。

总结光栅测量光波波长实验是一项基础实验，对于深入理解光学原理和方法有重要作用。

合理的实验步骤和改进措施能够保证实验数据的准确性，加深对光栅测量原理和方法的理解。

光栅衍射与光波波长的测定实验报告目录一、实验目的 (2)1. 理解光栅的基本原理和作用 (2)2. 学会使用光栅光谱仪进行光栅衍射实验 (3)3. 测定入射光和衍射光的波长 (4)二、实验原理 (5)1. 光栅方程 (6)2. 惠更斯-菲涅耳原理 (7)3. 菲涅耳衍射 (7)4. 夫琅禾费衍射 (8)5. 光波波长测定 (10)三、实验仪器与材料 (11)1. 光栅光谱仪 (11)2. 可调谐激光器 (12)3. 高精度光杠杆 (14)4. 微倾螺旋 (15)5. 滤光片 (16)四、实验步骤 (17)五、实验数据与结果分析 (19)1. 记录实验过程中的所有数据，包括衍射图谱、波长计算值等 (20)2. 对比实验数据与理论预期，分析光栅性能和波长测定结果的准确性213. 编写实验报告，总结实验过程、结果与讨论 (22)六、实验误差分析与改进措施 (22)1. 分析实验误差来源，如仪器误差、操作误差等 (24)2. 提出改进措施，如优化仪器设置、提高操作技能等 (25)3. 对实验结果进行修正，以提高测量精度 (26)七、实验结论 (27)一、实验目的本实验旨在通过光栅衍射与光波波长的测定，深入理解光栅的基本原理及其在光学信息处理、通信和显示技术等领域的应用。

实验过程中，我们将观察并分析光栅产生的衍射图样，测量光波波长，并探究光栅常数与衍射效率之间的关系。

通过实验操作，培养学生的动手能力和科学实验素养，提高其解决实际问题的能力。

1. 理解光栅的基本原理和作用本实验旨在探究光栅衍射现象与光波波长的关系，为了更好地理解实验内容，我们首先需深入理解光栅的基本原理和作用。

光栅是一种具有周期性结构的光学元件，其表面由一系列等宽等间距的狭窄透光条和遮挡条组成。

当光束入射到光栅上时，由于光栅的周期性结构，会发生衍射现象。

衍射是波（如光波）在遇到障碍物或穿过小孔时产生的一种物理现象，光波会被分散成不同的方向，形成明暗相间的条纹。

光栅衍射法测光波波长实验报告目录一、实验目的与要求 (2)1. 实验目的 (2)2. 实验要求 (3)二、实验原理 (3)1. 光栅基本原理 (4)2. 衍射原理简介 (5)3. 光波波长测量方法 (6)三、实验仪器与材料 (7)1. 主要仪器 (8)双缝干涉仪 (8)读取装置 (9)2. 实验材料 (11)光波源 (11)透明介质 (13)测量尺 (14)四、实验步骤 (15)1. 光路搭建 (16)2. 数据采集 (18)3. 数据处理 (19)4. 结果分析 (20)五、实验结果与讨论 (20)1. 实验数据记录 (21)2. 数据处理与分析 (22)3. 结果讨论 (23)实验误差分析 (24)结果合理性探讨 (25)六、实验结论与展望 (26)1. 实验结论 (27)2. 实验不足与改进 (28)3. 未来研究方向 (30)一、实验目的与要求本次实验的目的是通过光栅衍射法测量光波的波长，光栅衍射作为一种重要的光学现象，在研究光的波动性和干涉性方面具有重要的应用价值。

通过本实验，我们希望能够加深对光栅衍射现象的理解，并准确地测量出光波的波长，进一步探究光波的特性。

本实验旨在通过光栅衍射法测量光波波长，加深对光栅衍射现象的理解，掌握相关实验技能和技术，为今后的学习和研究打下坚实的基础。

1. 实验目的理论联系实际：将所学的光学理论应用于实际问题解决中，通过实验手段验证理论的正确性。

掌握光栅衍射的基本原理：通过实验观察并分析光栅衍射现象，理解光栅对光的散射作用以及衍射图样的形成机制。

学习使用光栅仪器：熟练掌握光栅测长仪的使用方法，能够准确测量光栅常数。

提高实验技能：通过实际操作，提高动手能力、分析问题和解决问题的能力，培养科学严谨的实验态度。

拓展知识面：了解现代光学技术在其他领域的应用，如光谱分析、光学计量等，激发对光学技术的兴趣和探索欲望。

2. 实验要求准备实验器材，包括光源、光栅、透镜、光学仪器等。

实验4.11 衍射光栅的特性与光波波长的测量衍射光栅由大量等宽、等间距、平行排列的狭缝构成。

实际使用的光栅可以用刻划、复制或全息照相的方法制作。

衍射光栅一般可以分为两类：用透射光工作的透射光栅和用反射光工作的反射光栅。

本实验使用的是透射光栅。

根据多缝衍射的原理，复色光通过衍射光栅后会形成按波长顺序排列的谱线，称为光栅光谱，所以光栅和棱镜一样是一种重要的分光光学元件。

在精确测量波长和对物质进行光谱分析中普遍使用的单色仪、摄谱仪就常用衍射光栅构成色散系统。

本实验要求：理解光栅衍射的原理，研究衍射光栅的特性；掌握用衍射光栅精确测量波长的原理和方法；进一步熟悉分光计的工作原理和分光计的调节、使用方法。

【实验原理】1．光栅常数和光栅方程图4.11—1 衍射光栅衍射光栅由数目极多，平行排列且宽度、间距都相等的狭缝构成，用于可见光区的光栅每毫米缝数可达几百到上千条。

设缝宽为a，相邻狭缝间不透光部分的宽度为b，则缝间距d = a + b就称为光栅常数(图4.11—1)，这是光栅的重要参数。

根据夫琅和费衍射理论，波长 的平行光束垂直投射到光栅平面上时，光波将在每条狭缝处发生衍射，各缝的衍射光在叠加处又会产生干涉，干涉结果决定于光程差。

因为光栅各狭缝间距相等，所以相邻狭缝沿θ方向衍射光束的光程差都是 d sinθ(图4.11—1)。

θ是衍射光束与光栅法线的夹角，称为衍射角。

在光栅后面置一会聚透镜，使透镜光轴平行于光栅法线(图4.11—2)，透镜将会使图4.11—2所示平面上衍射角为θ的光都会聚在焦平面上的P点，由多光束干涉原理，在θ满足下式时将产生干涉主极大，户点为亮点：θ（4.11—1）==kdλ±k±,1,2),0(sin式中k是级数，d是光栅常数。

(1)式称为光栅方程，是衍射光栅的基本公式。

由(1)式可知，θ=0对应中央主极大，P0点为亮点。

中央主极大两边对称排列着±1级、±2级……主极大。

衍射光栅测光波波长实验
衍射光栅是一种用于测量光波波长的实验装置。

它利用光的衍射现象，通过测量光栅上的衍射图案来确定入射光的波长。

实验步骤如下：
1. 准备光栅：选择一个适当的光栅，它通常由一系列等距的透明或不透明条纹组成。

光栅的参数包括条纹间距（也称为光栅常数）和条纹数。

2. 准备光源：选择一个单色光源，例如激光或单色LED。

确保光源的波长已知或可以测量。

3. 设置实验装置：将光源放置在适当的位置，使其光线垂直照射到光栅上。

4. 观察衍射图案：在适当的距离处放置一个屏幕，以接收光栅上的衍射光。

观察屏幕上的衍射图案，可以看到一系列明暗条纹。

5. 测量条纹间距：使用标尺或显微镜测量屏幕上相邻两个明亮条纹的距离，即条纹间距。

6. 计算波长：根据光栅的参数和衍射公式，可以计算出入射光的波长。

衍射公式为：nλ= d·sin(θ)，其中n为条纹的级数，λ为波长，d为光栅常数，θ为入
射角。

通过测量不同级数的条纹间距，可以得到入射光的波长。

这种方法在实验室中常用于测量光的波长，具有较高的准确性和精度。

需要注意的是，实际操作中可能会受到光源的光谱宽度、光栅的质量和准确度等因素的影响。

因此，在进行实验时，应尽量选择适当的光源和高质量的光栅，并注意排除其他可能的误差因素。