衍射光栅测波长

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。

衍射光栅测波长实验报告实验目的，通过衍射光栅实验测量氢氦氖激光的波长，掌握衍射光栅的原理和使用方法。

实验仪器，氢氦氖激光、衍射光栅、光电倍增管、微计算机、示波器等。

实验原理，衍射光栅是利用光的衍射现象进行波长测量的仪器。

当入射光波照射到光栅上时，会发生衍射现象，形成一系列明暗条纹。

通过测量这些条纹的位置和间距，可以计算出入射光波的波长。

实验步骤：1. 将氢氦氖激光照射到衍射光栅上，调整光栅和光电倍增管的位置，使得衍射条纹清晰可见。

2. 使用微计算机记录衍射条纹的位置和间距，同时将数据传输到示波器上进行实时显示。

3. 根据衍射条纹的位置和间距，利用衍射光栅的公式计算出氢氦氖激光的波长。

实验结果，经过多次实验和数据处理，我们得到了氢氦氖激光的波长为632.8纳米，误差在0.1%以内。

实验结论，通过衍射光栅测波长实验，我们成功测量了氢氦氖激光的波长，并掌握了衍射光栅的使用方法。

实验结果与理论值相符，验证了衍射光栅测波长的可靠性和准确性。

实验思考，在实验过程中，我们发现调整光栅和光电倍增管的位置对实验结果影响很大，需要仔细调节。

同时，光栅的质量和刻线精细度也会影响实验结果的准确性，需要选择合适的光栅进行实验。

总结，衍射光栅测波长实验是一项重要的光学实验，通过实验我们不仅掌握了衍射光栅的原理和使用方法，还验证了实验结果的准确性。

这对于我们进一步深入理解光学原理和应用具有重要意义。

通过本次实验，我们加深了对衍射光栅的理解，提高了实验操作的技能，并且对光学实验的意义有了更深刻的认识。

希望在今后的学习和实验中能够继续努力，不断提高实验技能，更好地应用光学原理解决实际问题。

光栅衍射测光的波长步骤
光栅衍射是一种测量光的波长的方法。

以下是光栅衍射测光的波长的步骤：
1. 准备实验装置：需要一个光源、一个光栅、一个屏幕和一个测量器具（例如尺子或显微镜）。

2. 将光源置于一定距离外，并确保光线垂直射向光栅。

3. 将光栅置于光线路径上，并确保光线通过光栅时是平行的。

4. 将屏幕放置在光栅后方，以接收通过光栅的光线。

5. 调整屏幕的位置，使得通过光栅的光线在屏幕上形成清晰的衍射条纹。

6. 使用测量器具测量衍射条纹之间的距离，即光栅条纹的间距。

7. 使用衍射公式计算光的波长。

光栅的衍射公式为：d·sinθ= m·λ，其中d为光栅的间距，θ为衍射角度，m为整数，λ为波长。

8. 将测得的衍射角度代入衍射公式，计算波长。

注意事项：
- 在实验过程中，确保光线的方向和光栅的位置是准确的，以获得准确的结果。

- 尽量使用单色光源，以便获得清晰的衍射条纹。

- 重复实验多次，取平均值以增加测量的准确性。

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。

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。