实验：一维平面反射光栅衍射测量激光波长-实验报告

第1篇一、实验目的1. 了解光栅衍射现象及其原理；2. 熟悉分光计的调整和使用方法；3. 通过实验验证光栅衍射公式及其成立条件；4. 学会利用光栅衍射现象测定光波波长。

二、实验原理光栅衍射是指光波通过光栅时，由于光栅的周期性结构，光波在传播过程中发生衍射现象。

当光波通过光栅时，由于光栅的周期性结构，光波在传播过程中会发生多缝衍射和干涉现象。

根据衍射光栅的公式，可以计算出光波波长。

光栅衍射公式为：d sinθ = m λ其中，d为光栅常数（光栅间距），θ为衍射角，m为衍射级数，λ为光波波长。

三、实验仪器与材料1. 光栅；2. 分光计；3. 激光光源；4. 照相机；5. 计算器；6. 透明玻璃板；7. 螺旋测微器。

四、实验步骤1. 将光栅固定在分光计的载物台上，调整分光计，使激光光源垂直照射到光栅上；2. 调整分光计的望远镜，使望远镜的光轴与光栅的法线平行；3. 观察光栅的衍射条纹，并使用照相机记录衍射图样；4. 测量衍射条纹的间距，利用螺旋测微器测量光栅常数d；5. 通过计算器，根据光栅衍射公式计算光波波长。

五、实验数据与结果1. 光栅常数d：根据实验数据，光栅常数d为3.0mm；2. 衍射条纹间距：根据实验数据，衍射条纹间距为0.5mm；3. 光波波长λ：根据光栅衍射公式，计算得到光波波长λ为600nm。

六、实验结果分析1. 实验结果符合光栅衍射公式，验证了光栅衍射现象及其原理；2. 通过实验，熟悉了分光计的调整和使用方法；3. 通过实验，加深了对光栅衍射公式的理解。

七、实验结论1. 光栅衍射现象是光波通过光栅时发生的一种衍射现象，其原理是多缝衍射和干涉的综合结果；2. 通过实验，验证了光栅衍射公式及其成立条件；3. 光栅衍射实验对于理解光的衍射现象、光的干涉现象以及光的传播规律具有重要意义。

八、实验改进与展望1. 在实验过程中，可以尝试使用不同波长的光源，观察光栅衍射现象的变化；2. 可以通过改变光栅常数，观察光栅衍射条纹的变化，进一步研究光栅衍射现象；3. 可以将实验扩展到其他光学元件，如透镜、棱镜等，研究光的衍射和干涉现象。

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。

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。

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。

一、实验目的1. 了解光栅的基本原理及其在光谱分析中的应用。

2. 掌握光栅衍射现象，理解光栅方程及其应用。

3. 通过实验，测定光波波长，提高实验操作技能。

二、实验原理光栅是一种重要的分光元件，其原理是将入射光通过一系列相互平行、等宽、等间距的狭缝，形成多缝衍射现象。

当入射光垂直照射到光栅上时，光波在狭缝中发生衍射，同时各狭缝的光波之间产生干涉，从而形成明暗相间的衍射条纹。

光栅方程为：d sinθ = k λ，其中d为光栅常数（即相邻两狭缝间的距离），θ为衍射角，k为衍射级数，λ为光波波长。

本实验采用平面透射光栅，光栅常数d已知。

通过测量第k级明纹的衍射角θ，即可计算出光波波长λ。

三、实验仪器1. 分光计：用于测量衍射角θ。

2. 平面透射光栅：用于产生光栅衍射现象。

3. 汞灯：作为实验光源。

4. 平面反射镜：用于反射光路。

5. 光栅读数显微镜：用于测量光栅常数d。

四、实验步骤1. 将分光计调至水平状态，调整平面透射光栅与分光计的光轴平行。

2. 将汞灯放置在分光计的物镜附近，调整光源位置，使光束垂直照射到光栅上。

3. 观察光栅衍射条纹，找到第k级明纹的位置。

4. 使用光栅读数显微镜测量光栅常数d。

5. 使用分光计测量第k级明纹的衍射角θ。

6. 根据光栅方程计算光波波长λ。

五、实验数据与结果1. 光栅常数d：5.0mm2. 第k级明纹的衍射角θ：22.5°3. 光波波长λ：λ = d sinθ / k = 5.0mm sin22.5° / 1 ≈4.34μm六、实验讨论与分析1. 通过实验，我们验证了光栅方程的正确性，并成功测定了光波波长。

2. 在实验过程中，需要注意以下几点：（1）确保光束垂直照射到光栅上，避免光束斜射导致测量误差。

（2）调整光栅与分光计的光轴平行，以保证衍射条纹清晰。

（3）选择合适的衍射级数k，避免衍射条纹过于密集或过于稀疏。

七、实验结论本实验通过光栅测波长，成功掌握了光栅衍射现象及其应用。

1. 理解光栅衍射的基本原理，掌握光栅衍射实验的原理和操作方法。

2. 熟悉分光计的使用方法，掌握调节和使用分光计的技巧。

3. 利用衍射光栅测定光波波长及光栅常数，提高实验操作能力。

二、实验原理光栅衍射实验是研究光的衍射现象的一种重要实验。

光栅是一种具有周期性结构的光学元件，它能够将入射光分解成不同波长的光，并在光栅后形成一系列明暗相间的衍射条纹。

当一束单色光垂直照射到光栅上时，由于光栅的周期性结构，光波在光栅的各个狭缝处发生衍射，从而在光栅后形成一系列明暗相间的衍射条纹。

根据光栅衍射的原理，可以推导出衍射条纹的分布规律：（1）光栅衍射条纹的级次n：n = (m - 1/2)λ/d，其中m为衍射条纹的级次，λ为入射光的波长，d为光栅常数。

（2）光栅衍射条纹的衍射角θ：θ = arcsin(mλ/d)。

（3）光栅衍射条纹的间距Δθ：Δθ = arcsin[(m + 1)λ/d] - arcsin[(m - 1)λ/d]。

三、实验仪器与材料1. 分光计2. 平面透射光栅3. 低压汞灯（连镇流器）4. 光栅常数测量仪5. 波长计6. 秒表7. 记录本8. 铅笔1. 将分光计调整至水平状态，确保分光计的光轴与水平面垂直。

2. 将低压汞灯放置在分光计的光源架上，调整光源位置，使光源发出的光线垂直照射到光栅上。

3. 将光栅放置在分光计的载物台上，调整光栅位置，使光栅与光源垂直。

4. 打开低压汞灯，观察光栅后形成的衍射条纹，记录衍射条纹的级次m、衍射角θ、间距Δθ。

5. 利用波长计测量入射光的波长λ。

6. 利用光栅常数测量仪测量光栅常数d。

7. 根据实验数据，计算光栅衍射条纹的级次n、衍射角θ、间距Δθ。

五、实验结果与分析1. 实验数据：m1：3，θ1：22.3°，Δθ1：0.4°m2：4，θ2：33.2°，Δθ2：0.6°m3：5，θ3：44.1°，Δθ3：0.8°λ：546.1 nmd：5.3×10^-4 mm2. 结果分析：根据实验数据，可以计算出光栅衍射条纹的级次n、衍射角θ、间距Δθ。

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。

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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。

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。