用透射光栅测定光波波长实验报告

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。

实验二 用透射光栅测定光波的波长衍射光栅是利用多缝衍射原理使光波发生色散的光学元件，由大量相互平行、等宽、等间距的狭缝或刻痕所组成。

由于光栅具有较大的色散率和较高的分辨本领，故它已被广泛地装配在各种光谱仪器中。

现代高科技技术可制成每厘米有上万条狭缝的光栅，它不仅适用于分析可见光成分，还能用于红外和紫外光波。

在结构上有平面光栅和凹面光栅之分，同时光栅分为透射式和反射式两大类。

本实验所用光栅是透射式光栅。

一、实验目的：1、进一步熟悉掌握分光计的调节和使用方法；2、观察光线通过光栅后的衍射现象；3、测定衍射光栅的光栅常数、光波波长和光栅角色散。

二、仪器和用具：分光计，透射光栅，汞灯，钠灯等。

三、实验原理：若以单色平行光垂直照射在光栅面上（图1），则光束经光栅各缝衍射后将在透镜的焦平面上叠加，形成一系列间距不同的明条纹（称光谱线）。

根据夫琅和费衍射理论，衍射光谱中明条纹所对应的衍射角应满足下列条件：sin (0,1,2,3.....)k d k k ϕλ=±= （1）式中d a b =+称为光栅常数（a 为狭缝宽度，b 为刻痕宽度，参见图1-2），k 为光谱线的级数，k ϕ为k 级明条纹的衍射角，λ是入射光波长。

该式称为光栅方程。

如果入射光为复色光，则由（1）式可以看出，光的波长λ不同，其衍射角k ϕ也各不相同，于是复色光被分解，在中央0,0k k ϕ==处，各色光仍重叠在一起，组成中央明条纹，称为零级谱线。

在零级谱线的两侧对称分布着0,1,2,3.....k =级谱线，且同一级谱线按不同波长，依次从短波向长波散开，即衍射角逐渐增大，形成光栅光谱。

由光栅方程可看出，若已知光栅常数d ，测出衍射明条纹的衍射角k ϕ，即可求出光波的波长λ。

反之，若已知λ，亦可求出光栅常数d 。

将光栅方程（1）式对λ微分，可得光栅的角色散为ϕλϕcos d kd d D ==（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距离。

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。

物理实验报告《利用分光仪和透射光栅测
定光波波长》
实验目的
本实验旨在利用分光仪和透射光栅来测量光波的波长。

实验仪器
- 分光仪
- 透射光栅
实验步骤
1. 将光源对准分光仪的入口处；
2. 调节分光仪的光柱，使其通过透射光栅；
3. 观察出射光的干涉颜色；
4. 调节透射光栅的位置，使出射光颜色达到最强；
5. 记录透射光栅的位置，并计算出光波的波长。

实验结果
通过实验我们得到了光波的波长数据如下：
结论
通过实验测量，我们得到了光波的波长数据。

根据数据分析，我们可以得出结论：在本实验中，利用分光仪和透射光栅测定光波的波长是可行的。

实验总结
本实验通过分光仪和透射光栅的使用，成功地测量出了光波的波长。

实验方法简单，结果可靠。

希望这个实验对于理解光的特性和测量光波的波长有所帮助。

参考文献
- [参考书目1]
- [参考书目2]。

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。

实验八用透射光栅测定光波波长一实验目的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, 光波波长和光栅角色散；3.熟悉分光计的使用方法。

二实验仪器分光计, 平面透射光栅, 汞灯, 单缝（宽度可调）三实验原理光栅是一种数目极多的等宽、等距和平行排列的狭缝, 如图1所示, 设S位于透镜L1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为光栅常量, 自L1射出的平行光垂直地照射在光栅G上, 与光栅法线成θ角的平行光线经透镜L2后将会聚于像方焦面上的Pθ点, 产生衍射亮条纹的条件为:dsinθ=kλ该式称为光栅方程, 式中θ是衍射角, λ是光波波长, k是光谱级数。

由光栅方程对λ微分, 可得光栅的角色散:D=dθ/dλ=k/dcosθ光栅分辨本领R为:R=λ/dλ=kN（其中N为光栅刻线的总数。

）四、实验步骤1.分光计的调节；(1) 望远镜适应平行光（对无穷远调焦）；(2) 望远镜准直管主轴均垂直于仪器主轴；(3) 准直管发出平行光。

（1） 2.光栅位置的调节（2）将光栅面调节到垂直于入射光。

（3）将光栅衍射面调节到和观察面刻度盘平面一致。

使望远镜对准准直管, 从望远镜中观察到被照亮的准直管狭缝的像, 使其和叉丝的垂直线重合, 固定望远镜, 点亮目镜叉丝照明灯, 左右转动载物平台, 看到反射的“绿十字”, 调节b2和b3, 时绿十字和目镜的调整叉丝重合, 用汞灯照亮准直管的狭缝, 转动望远镜观察光谱,如果左右两侧的光谱线相对于目镜中叉丝的水平线高低不平时, 说明光栅的衍射面和观察面不一致, 这时可调节平台上的螺钉b1使它们一致。

3.测量光栅常量d根据（*）式, 只要测出第k级光谱中波长λ已知的谱线的衍射角θ, 就可以求出d值。

转动望远镜到光栅的一侧, 使叉丝的垂直线对准已知波长的第k级谱线的中心, 记录游标值, 将望远镜转向光栅的另外一侧, 同上测量, 同一游标的两次读数之差是衍射角的二倍, 重复测量几次, 计算d值及其标准不确定度。

分光计和透射光栅测光波波长实验报告【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。

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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，1 / 21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。

---------------------------------------------------------------范文最新推荐------------------------------------------------------ 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。

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。

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。