光栅衍射测光的波长步骤

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）。

光栅衍射实验—光波波长的测量光栅衍射实验是一种利用光栅条纹进行衍射的实验方法，通过测量衍射条纹的位置及其对比度等参数，可以求出光波的波长，并且还可以用来研究光栅的特性。

一、实验原理1.光栅的概念光栅是一种特殊的光学元件，它是由若干个平行排列的细缝或反射率不同的条纹组成的，当光线垂直入射到光栅上时，经过衍射后，会形成一系列等间距、亮暗交替的光条纹。

这些光条纹的位置和强度是与光波的波长和光栅的特性相关的。

2.光栅衍射的原理当一束平行光垂直入射到光栅上时，在光栅的每个细缝处都会产生不同程度的衍射，形成多个次级光源，这些次级光源再次经过衍射后形成的干涉条纹就是我们所要研究的光谱。

在光栅衍射中，由于光栅条纹之间的间隔很小，因此形成的光谱具有非常高的分辨率。

3.衍射条纹的位置根据衍射理论，在一般情况下，衍射条纹的位置由以下公式给出：d*sinθ = mλ其中，d是光栅的格距，θ是衍射角度，m是整数，表示衍射的级次，λ是光波的波长。

4.扩展光源的作用为了使衍射条纹更加明显、清晰，实验中一般采用扩展光源的方法，不仅可以提高对比度，减小空间干涉等因素对结果的影响，还可以使得整个光栅区域都能够有光照射，避免产生阴影和动态散斑等现象。

二、实验步骤1.实验器材：光栅、氢灯、狭缝、屏幕等。

2.调整光源：将氢灯放置在与狭缝相距15~20cm的位置，用狭缝筛选出单色光源。

3.调整光路：将单色光经过准直透镜后垂直入射到光栅上，同时加入扩展光源，使得整个光栅区域都得到光照射。

4.观察条纹：将屏幕置于衍射的适当位置，观察衍射条纹，测量其位置及对比度等参数，调整前面的步骤，使得衍射条纹达到最佳状态。

5.绘制波长和强度图：用测得的衍射条纹位置和对比度计算光波的波长，组织数据，绘制波长和强度图。

三、实验注意事项1.实验过程中要注意安全，避免光源伤害眼睛。

2.光栅表面要保持干净，防止灰尘和污垢的影响。

3.光路的调整要耐心，确保光线的准确垂直入射到光栅上。

测光栅波长的实验报告测光栅波长的实验报告引言：光栅是一种非常重要的光学元件，广泛应用于光谱学、光学仪器和光学通信等领域。

测光栅波长是一项基础实验，通过实验可以了解光栅的原理和性能。

本实验旨在通过测量光栅的衍射光谱，计算出光栅的波长，并验证实验结果与理论值的一致性。

实验材料和仪器：本实验所需材料和仪器有：光栅、单色光源、测角仪、光电二极管、数字多用表、平行光管、三脚架等。

实验步骤：1. 将光栅置于光路中央，与光源和光电二极管分别对准。

2. 调整光源和光电二极管的位置，使得入射光与衍射光垂直。

3. 调整光源的位置和角度，使得入射光尽可能平行。

4. 用测角仪测量出光栅的入射角和衍射角，并记录下来。

5. 使用数字多用表测量光电二极管接收到的衍射光的电压值，并记录下来。

6. 重复上述步骤，分别使用不同波长的单色光源进行测量。

实验原理：光栅是由许多平行的透明或不透明条纹构成的，当入射光通过光栅时，会发生衍射现象。

根据光栅的特点，可以推导出入射光和衍射光的关系，进而计算出光栅的波长。

根据衍射理论，光栅的衍射光谱满足以下公式：mλ = d(sinθi ± sinθd)其中，m为衍射级次，λ为波长，d为光栅常数，θi为入射角，θd为衍射角。

通过实验测量得到的光栅常数d和衍射角θd，可以利用上述公式计算出波长λ。

实验结果与分析：在实验中，我们使用了不同波长的单色光源进行测量，得到了相应的衍射角和电压值。

根据实验数据，我们可以计算出光栅的波长，并与理论值进行比较。

在比较过程中，我们需要考虑到实验误差的存在，以及仪器的精度等因素。

通过对多组实验数据的处理和分析，我们得到了光栅的平均波长，并计算出了相应的误差范围。

实验结果与理论值相比较，误差在可接受范围内，说明实验结果是比较准确的。

实验结论：通过本实验，我们成功地测量了光栅的波长，并验证了实验结果与理论值的一致性。

实验结果表明，光栅是一种非常重要的光学元件，可以用于测量和分析光谱，具有广泛的应用前景。

大学物理实验教案实验名称：光栅衍射法测定光波长 1 实验目的1）熟练分光计的调节。

2）理解光栅衍射现象；3）学习用光栅衍射法测定光的波长。

2 实验器材分光计、平面透射光栅、汞灯、平面反射镜3 实验原理3.1 实验原理光栅和棱镜一样，是重要的分光光学元件，已广泛应用在光栅光谱仪、光栅单色仪等。

光栅是一组数目极多的等宽、等距和平行排列的狭缝。

它分为透射光栅和反射光栅两种。

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。

现代制造光栅主要有刻划光栅、复制光栅和全息光栅等形式。

本实验用的是平面透射光栅。

描述光栅特征的物理量是光栅常数d ，其大小等于狭缝宽度a 与狭缝间不透光部分的宽度b 之和，即b a d +=，习惯上用单位毫米里的狭缝数目N 来描述光栅特性。

光栅常数d 与N 的关系为N d 1=（1）根据夫琅禾费衍射理论，波长为λ的平行光束垂直入射到光栅平面上时，透射光将形成衍射现象，即在一些方向上由于光的相互加强后光强度特别大，而其他的方向上由于光的相消后光强度很弱就几乎看不到光。

图40-1给出了形成光栅衍射的光路图。

如果入射光源为线光源，经过光栅后衍射图样为一些相距较大的锐利的色彩斑斓的明亮条纹组成。

而这些亮条纹1、光源2、狭缝3、凸透镜4、平面透射光栅5、光栅衍射光谱图40—1 实验原理示意图图40—2 汞灯的部分光栅衍射光谱示意图所在的方位由光栅方程所确定，方程为λφk d =sin （ 2,1,0±±=k ） （2）其中，d 为光栅常数，k 为衍射级别，λ为光波长，φ为衍射角它是光栅法线与衍射方位角之间的夹角。

由（2）式可见，同一级的衍射条纹，如果波长不同其衍射角不同，所以光栅具有分光功能。

图40-2为汞灯的部分光栅衍射光谱示意图。

光栅衍射现象是很容易观察到的，如果手头有一块光栅，可直接透过光栅观察某一光源就可看到衍射现象。

实验室中经常在分光计上利用光栅衍射现象来进行光波长或光栅常数的测量。

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。

光栅测定光波波长实验要求
光栅测定光波波长实验要求如下：
1. 实验原理：使用光栅原理来测定光波的波长。

光栅是一种有大量平行光栅线的透明介质，当光通过光栅时，会发生衍射现象，形成多个亮度不同的衍射光束。

根据衍射现象和光栅的特性，可以通过测量衍射光束的角度和光栅线数来计算光波的波长。

2. 实验仪器：光源、准直镜、透镜、光栅、平行光管、光电管、测量仪器等。

3. 实验步骤：
- 构建实验装置：将光源放置在准直镜前方，通过透镜将光线准直，使光线平行射向光栅。

将光栅安装在平行光管内，并调整角度使得光线垂直射向光栅。

- 对光栅进行调节：调整光栅的位置和角度，使得衍射的一级亮点清晰可见。

- 测量衍射角度：使用测量仪器测量衍射光束的角度。

可以通过测量衍射光束与水平方向的夹角来确定衍射角度。

- 计算波长：根据光栅的特性和测得的衍射角度，使用光栅公式进行计算，得到光波的波长。

4. 实验注意事项：
- 实验环境应保持暗室或低光强环境，以减少背景杂散光的干扰。

- 光栅和光源应调整到适当的位置和角度，使得衍射亮点清晰可见。

- 测量时应尽量避免手触摸光栅，以免对实验结果产生影响。

- 在测量角度时，应尽量减小误差，可以采取多次测量、平均值等方法来提高精度。

5. 实验结果分析：对测得的光波波长进行统计和分析，比较实验结果与理论值的差异，评价实验方法的准确性和可靠性。

预习报告：光栅衍射测波长一：实验内容1.由已知波长测定光栅常数；2.测定一种光源在可见光范围内的几条光谱线波长，并与公认值比较以确定发光物质。

二：实验原理1.光栅简介光栅是根据多缝干涉原理制成、将复色光分解成光谱的重要分光元件。

依照其结构不同。

可分为平面光栅、阶梯光栅和凹面光栅等几种。

依照其基质材料不同分为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、分布均匀的平面狭缝。

相邻两狭缝对应点之间的距离d=狭缝宽度（a）+刻痕宽度（b）,称为光栅常数。

2.光栅公式当单色平行光垂直入射到光栅上时，在每一个狭缝发生衍射而想各个方向传播。

这些光是相干的，用透镜会聚后叠加，在焦平面上形成被相当宽的暗区隔开、细锐明亮的各级明纹。

光栅上相邻两缝发出的光（衍射角为φ的光）会聚到屏幕上时的光程差为δ=dsin φ在此点发生相长干涉产生明纹的条件是sinφ=k(k=0,±1，±2，……)式中，k为主极大的级次；d为光栅常数；为入射光的波长；表示波长为的第k级衍射光谱的衍射角。

因为光栅有N条缝，各缝的a、b都相同，故满足上述两缝发生相长干涉的φ角同时也能使所有的缝都发生相长干涉。

N束光干涉与双光束干涉，明纹的位置相同，其不同点在于双光束干涉明纹与暗纹宽度相同，而多束干涉明纹的宽度远小于暗纹宽度。

所以与双缝相比，光栅所形成的明条纹极其细锐和明亮。

用分光仪可以观察到各种波长的光栅衍射光谱，并可以测出与k级明纹对应的衍射角。

若已知光栅常数d，可求出入射光的波长。

三. 实验仪器分光仪、衍射光栅、钠光灯、被侧光源。

四．实验步骤1.首先将平面镜（此处直接用光栅玻片代替）直立与载物台上按自准法检定并调整分光仪处在基准状态。

2. 2.在望远镜正对狭缝像处，进一步调整狭缝宽度适当，使像细亮且同叉丝竖线重合、上下位置居中，则望远镜与平行光管共轴，固定望远镜。

3. 3.将光栅直立于载物台上，处于平行光管和望远镜中间，转动载物台并微调载物台螺钉使光栅处在同平行光管相垂直位置，此时狭缝像、望远镜自准反射亮十字像同叉丝竖线完全重合，将载物台和光栅固定。

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。