《衍射光栅实验思考题》_优秀范文十篇
衍射光栅实验思考题
范文一：第２ ８卷第 １ 期　 １吉　 林　 化　 工　 学　 院　 学　 报　Ｊ Ｒ Ａ 　 ＦＪＬＮ Ｉ Ｓ ＩＵ Ｅ Ｏ 　 Ｈ ＭＩＡ 　 Ｅ ＨＮ Ｌ Ｇ 　 ＯＵ Ｎ ＬＯ 　１Ｉ　Ｎ ＴＴ Ｔ 　 ＦＣ Ｅ Ｃ ＬＴ Ｃ Ｏ Ｏ ＹＶｏ ． ８ Ｎｏ １　 １２ 　 ． １ＮＯ ． ２ １ Ｖ　 ０１ 　２１ ０ １年 １ 月　 １文 章 编 号 ： ０ －８ ３ ２ １ ） １００ －２ １ ７２５ （ ０ １ １－１８０　 ０光 栅 衍 射 实验 问题 之探 讨　韩俊峰　 吴立梅　姜　 坤　 宋文福４ ， ， ， 　（． １吉林市教育学院 综合办公室 ， 吉林 吉林 １２ １ ；． ３０ １２ 舒兰第七 中学 数 学组 ， 吉林 舒兰 １２ ０ ；． 京市第 四中学　 ３ ６０ ３ 北物理 系， 北京 １０ ３ ；． ０ ０ ４４ 北华大学 物理学院 ， 吉林 吉林 １２ １ ） ３０ ３　摘要 ： 用光栅方 程测量光 波波 长 ， 应 若入射光不垂直光栅平面入 射而引入误差 ， 出了斜 射 的角度 与误　 导 差的定量关系 ， 从而对实验测量数据 的取舍提供 了理论依据． 　关 键 词： 光栅方程 ； 斜射角 ； 相对误差　文 献标 志 码 ： 　 Ａ 中 图 分 类 号 ： ３ ．　 ０４ ６ ２光栅作为一种优 良的分光元件 ， 在近代光谱　仪 中有 广泛 的应 用 ， 比如 利 用 光栅 衍 射 进 行 光谱　 分 析 ， 量 光波 波 长 等． 测 在大 学 物 理实 验 中， 研究　ｄ ｓ ｑ±ｓ ａ （ｉ ￣ ｉ ）＝ｋ 　 ｎ ｎ Ａ，（） １　式 中“＋” 号表示　 和　 在法线 同侧 ， “一” 表示 在　 异侧． 图中　 、 分别 是光栅 法线 两侧 的衍 射 角． 　： 　光栅测量光波波长 ， 都是基于入射光垂直于光栅　 平 面入 射 的情况 下 进 行 的 测量 ． 如在 任 意 未 知 入　 射角情况下 ， 利用光栅测量光波波长 ， 带来误　 会 差 ． 文就这 一情 况进 行分 析和研 究 ． 本 　对第一级光谱线 ， 则有 ｋ １ ＝　ｄ ｓ ｐ ＋ｓ ａ （ｉ ２ ｉ ）＝Ａ， ｍ ｎ 　 ｄ ｓ ｑ —ｓ ａ （ｉ ￣ ｉ ）＝Ａ　 ｎｉ ｎ ． （） ２　其中 　 ｌ ＋＋ 　 １　２ ６ ｌ 　． ＝Ｄ — 　 —１ 斜射 的角度与误差 的关 系　 　若 入 射 光 与光 栅 法 线 成 Ｏ角 斜 射 时 ， 图 １ ｒ ． 如 　所示． 则光 栅方程 为　＋ ， 　 　 一 。是实际测定的值 ， 由此（ ） ２ 式变为　 ｄ ｓ （ １ 　）＋ｓ ａ ［ｉ 　— 一 ｎ ｉ ］＝Ａ， ｎ 　ｄ ｓ （ ｌ 　） ｓ ｏ ＝ ． ［ｉ 　＋ ＋ 一 ｉ ￣ Ａ ｎ ｎ］ 　 将上 两式 相加得　１ 　（） ３　Ａ ｛ｄ ｓ （ Ｉ　） ｓ （ １　） ． （） ＝ ＿［ ｎ ｉ　＋＋ ＋ｉ 　一 一 ］ ４　 ｎ 　若入射光垂直入射在光栅平面上 ， 计算得的　 波 长为　１ 　Ａ ＝ ｓ ［ 　＋＋ 　 ］ 　 ｄ ｎ ÷（ 。　一 ． ｉ ）　由式 （ ） （ ） ４ 、５ 引起 的相 对误 差为　（） ５　图 １ 光栅 中 的 光路 图　 　△Ａ 　ｎ 　１（ 　一　）一 　［ｉ（ ｓ 　 ｎ＋　＋ 　 ｎ　 　） （一一 ］ 　）　Ａ 　［１（ 　 　＋　。）　 ］［ ｓ ｑ ｉ ｓ ｃｓ 　ｉ ） ｓ ｑ １ ｓ ｃｓ 　ｉ ］ ｉ ￣ 　 ａ＋ ｏ ｎ ＋ｏ ｃ 　＋ｓ 　 ＋ ｉ ￣ ｅ ａ－ ｏ ｓ 　　 ｎ ｎ ＿ｏ 　一 ｎ一———　—一’ 　收 稿 日期 ：０ １１ － 　 ２ １ —０ ６ ０作者简介 ： 韩俊 峰（ ９８ ） 男 ， １６ 一 ， 吉林省 吉林 市人 ， 吉林市教育学院 中教一级 ， 主要从事物理教学方 面的研究　第 １ 期　 １韩俊 峰， 光栅衍射 实验 问题之探讨　 等：１一ｃ 咖　 １ ２ 　．　（） ６　（ ｓ一、 ÷　。 一一，　 算 出　 ＋、 　， 出 ｌ ＋ 　 一ｌ 范 围．如　 因ｉ ０。 （ 一　 １ ｎ ｃ ＋　 ） 故 　 ｓ 。　一 预算 　 　一 　 的取值（。　＋ 。　一ｓ ｔ ｃｓ １（ ＋ 。 一 　 ｃｓ 　一ｃｓ 　ｉ ｘ ｏ　 　 ｎ，一．Ｏ Ｏ＜ ．４ ｒ 一２６ ）之后将　 值代入（ ） ｔ ｔ ００ ５ａ ． 。 ， （ ｄ ３ 式计　令　 ＝ ． 。ｄ＝ ．５ ２６ ， Ｊ６７×１ ～ｍｍ， ５６０　ｍ， ０ Ａ＝ ４ ．７ｎ 代　 人（ ） ３ 式计 算得　＋ Ｉ： １ ７ ， ８． ７。　一皆可忽略 ） 　ｊ＝ １ ． ４。　 ９７ ．２ 误差 范围的确定　光栅常数的相对误差 ： 复制光栅或全息光栅 ， 　 其标称光栅常数和实测往往有差异 ， 以实测 为 应 　 准 ． 测 时 ， 已知 波 长 的单 色 光 测 出其 衍 射 角 ， 实 用 　 由光栅 方 程可 算 出　ｄ ＝ｋ Ａ／ｓｎｐ， ｉ￣ 　贝　 ｌ 　一 ｌ ０ ９ 。 ５　 ０ Ｊ — １ ＝ ．７ 　 ８． 　＋ 　 　把测量值代入式 ｌ ＋ 　 一Ｉ看是否符合预　 　 　一 　 ， 算的取值范围， 以便确定有无必要重新调节设备　 来减 小斜 射角 ． 　３ 结　论　因为 波长 Ａ由查 表 得 到 ， 以光栅 常数 的相　 所 对 误 差为　：。 　 ‘ ．　 　 △ （） ７　（ ）正 入射 时 ， １ 级衍 射 相对 于 ０级 衍 射 来说　 是对 称 的． 当实 验 中 出现 了不对 称 ， 即说 明 ， 级衍　 射与 ０ 级衍射夹角不等 ， 其原因在于正人射条件　 没有 得 到保证 ． 　 （ ）如 用汞 绿 光 （ 均 波 长 Ａ＝５ ６ ０ 　ｍ） ２ 平 ４ ． ７ｎ 　 入 射到 １ ｎ 内有 ６０条刻 痕 的平 面 透射光 栅上 ， 　 ｌ ｍ ０ 　 在处 理 数 据 时 ， 对 称 达 到左 右 相 差 ＜ ８时 ， 不 ５　 则　 对 级衍射数据取平均值 ； 若大于 ＞ ８时 ， ５　 则需调　 节光栅位置 ， 以减少斜射角． 　其中△ 　为分光计 的最小分度值 ， 如用汞绿光测　 定 光 栅常 数 ， 　 ＝１， △ 　 ±１级 衍 射 角　 ＝１ 。４ ， ９ １　　Ａ ｄ＝ 　０ ０ ％ ， 到 ０ １ 　 ｄ ．８ 不 ． ％．（ ）波 长 的 最 大 相 对 误 差 ： 光 栅 方 程 ， ２ 由 取　ｋ＝１ 得　Ａ ＝ｄｓｎｐ． ｉｔ 　所 以波长 测量 的相 对误 差 为　— ： ■ ＝了 十＋ｃ 　 ． 　　 　 　 ’ ． 留 　 Ａ＾　 ¨　参考文献 ： 　（） 　） 一 ８　［ ］ 姚启 钧 ． 学 教程 ［ ． 京 ： 等 教 育 出 版社 ， １　 光 Ｍ１ 北 高 　２０ 　 ｏ ２．根据 以上 估算 可知 ， Ａ Ａ＜２ 实 际 由角度　 Ａ／ ％． 引起 的误 差仍 然不 到 ０ １ 　 ． ％． 计算时 ， 先由式 （ ） （ ） ７ 、８ 确定相对误差范 围 　 （ 般 为 ０ ％） 再 由 （ ）式 计 算 斜 射 角　 一 ．１ ， ６［ ］ 杨述武． 通物理实验 ： ２　 普 光学部分． Ｍ］ 北 京 ： ［ ． 高等　 教育出版社 ，９ ３ １９ ． 　Ｄｉｃ ｓ ｉ ｎ　 ｆ ｔ ｅ ｅ ｒ ｒ ｉｓ ｅ 　ｎ　 ｒ ｔｎｇ ｄｉｆ ａ ｔｏ 　 ｘ ｅ ｉ ｅ 　 ｓ ｕ ｓｏ ｏ 　ｈ 　 ｒ ｏ 　ｓ ｕ ｓ ｉ ｇ ａ ｉ 　 ｆ ｒ ｃ ｉ ｎ ｅ ｐ ｒ ｍ ｎｔＨＡＮ Ｊ ｎ ｆｎ 　 Ｗ Ｕ Ｌ — ｉ ＪＡＮＧ　 ｕ 　 Ｓ 　ｕ — ｇ ． 　 ｉｍｅ　．Ｉ ｅ Ｋ ｎ 。 ＯＮＧ Ｗｅ — 　 　 ｎｆ ｕ（ ．ｉｎＣｔ Ｅ ｕａｉ 　 ｓｔｔ， ｌ 　 ｉ　３０ ｌ Ｃ ｉａ２ Ｓ ｕａ　 ｏ７ｍ ｄｌ ｓｈｏ Ｔ ａｈｎ　ｒｕ ，ｈｌｎ１２ ０ ， ｈｎ ； １Ｊ ｉ ｉ　 ｄ ｃｔ ｎＩ ｔｕｅ Ｊｉ Ｃｔ １２ １ ， ｈｎ ；． ｈ ｌ Ｎ ．　 ｉｄｅ ｃ ｏｌ ｅｃ ｉ ｇｏｐ ｓｕａ　３ ６０ Ｃ ｉａ　 ｌ　 ｙ ｏ ｎｉ ｉｎ ｙ ｎ 　 　 ｇ ３ Ｂ ｉｎ　 ｏ４ＭｉｄｅＳｈｏ， ｅ ｉ 　０ ０ ４ Ｃ ｉａ４ Ｃ ｌ ｇ　ｆ ｈｓ ｓＢ ｉｕ　 ｎｖｒ ｔ，ｉｎＣｔ １２ １ ， ｈｎ ） ． ｅ ｉｇＮ ．　 ｄ ｌ ｃｏｌＢ ｉｎ １０ ３ ， ｈ ；． ｏｅｅｏ　 ｙｉ ，ｅｈａＵ ｉ ｓｙＪ ｉ ｉ　３ ０３ Ｃ ｉａ　 ｊ 　 ｊｇ ｎ ｌ Ｐ ｃ ｅ ｉ ｌ　 ｙＡｂ ｔ ａ ｔ ｎ ｔ ｅ ｅ ｐ ｒｍｅ ｔ ｆ ｒ ｔ ｇ ｄ ｆ ａ ｔ ｎ， ｅ ｄ ｖ ａｉ ｎ ｗ ｌ ｂ 　 ｄ ｃ ｄ ｉ ｔ ｅ ｉ ｃ ｄ ｎ 　 ｇ ｔ ｓｎ ｔ ｅ ． ｓｒ ｃ ：Ｉ 　ｈ 　 ｘ ｅ ｉ ｎ　 　 ａｉ 　 ｉ ｒ ｃ ｉ ｔ 　 ｅ ｉｔ 　 ｉ 　 ｅ ｉ ｕ ｅ 　 　 　ｎ ｉ ｅ ｔｌ ｈ　 　 ｏ　 ｒ ｏ ｇ ｎ ｆ ｏ ｈ ｏ ｌ ｎ ｆｈ ｉ ｉ ｖ 　 ｔ ａ　ｏ ｔｅｇａｉｇｐａ ｅ Ｔ ｅｑ ａ ｔａｉｅｒｌｔ ｎ ｏ　 ｅｅｒｒａ ｄ ｉｃｄ ｎ　ｎ ｌ　 ａ　 ｉｃ ｓｅ 　 ｓａ ｐｙｎ 　 ｅ ｉ ｌｔ　ｈ 　ｒｔ 　 ｌｎ ． ｈ 　 ｕ ｎｉ ｔ 　ｅａｉ 　ｆｔ 　ｒｏ　ｎ 　ｎ ｉｅ ｔ ｇｅｗ ｓｄｓ ｕｓ ｄａ　 ｐ ｌｉｇｔ 　 ｃ ｎ ｔ ｖ ｏ ｈ ａ ｈ ｇ ａｉ ｇ ｅ ｕ ｔ ｎ ｔ　 ａ ｃ ｌ ｔ　ｈ 　 ｖ ｌｎ ｔ ． ｈ ｓ ｉ ｖ ｓｉａｉ ｎ ｃ ｎ ｐ ｏ ｉ ｅ ｔ ｅ ｒ ｔ ａ　 ａ ｉ ｆ ｒｍａ ｉ ｇ ｃ ０ｃ 　 ｒ ｔ 　 ｑ ａｉ 　ｏ ｃ ｌｕ ａ ｅ ｔ ｅ ｗａ ｅｅ ｇｈ Ｔ ｉ ｎ ｅ ｔ ｔ 　 ａ 　 ｒ ｖｄ 　ｈ ｏ ｅｉ ｌ ｓｓ ｏ 　 ｋ ｎ 　 ｈ ｉ ｅ ｎ ｏ 　 ｇ ｏ ｃ ｂ 　 ｏ 　ｘ ｅ ｉ ｎ ａ　 ａａ　 ｆｅ ｐ ｒｍｅ ｔ ｌｄ ｔ ． Ｋｅ 　 ｙ ｗｏｒ ｄｓ：ｇ ａ ｉ 　 ｑ ａｉ ｎ；ｎ ｉ ｅ ｔａ ｇ ｅ；ｅ ａｉ ｅ ｅ ｒ ｒ ｒｔ ｎｇ ｅ ｕ ｔｏ ｉｃ ｄ ｎ　 ｎ ｌ ｒ ｌｔｖ 　 ｒｏ 　
范文二：实验7
光栅衍射Experiment 7
Grating diffraction experiment 实验目的 experimental purpose1. 观察光栅衍射图样2. 测量光栅常数实验原理 experimental principle【实验原理experimental principle】1.全息光栅 holographic grating迈克尔逊早在1927年便提出了利用两束相干光产生平行条纹，记录在介质上以制造高精度光栅的方法。40年以后，由于激光器的出现以及光敏材料科学的进步，使得这一设想得以实现。全息光栅是利用激光束的干涉效应，在一块玻璃基的全息干板上记录了很密集的、等宽、等间隔的干涉条纹，然后经显影、定影、漂白等工艺过程而制成。全息光栅体积小，重量轻，价格低，而且光栅常数d可以做得很小。刻划光栅最小能做到4000条/mm，而全息光栅可以做到6000条/mm。由于上述特点，全息光栅得到了十分广泛的应用。2.光栅常数和光栅光谱grating constant and grating spectrum光栅常数就是相邻光缝之间的距离。若光缝宽度为a，相邻光缝之间不透光部分的宽度为b，则光栅常数为d=a+b，若在栅面上每毫米刻划1000条光缝，则d=0.001mm。光栅光谱，是指复色光经过光栅衍射后，按波长的长短依次排列的图案。衍射装置如图1所示。L1，L2是透镜，S是被光源照亮的狭缝，G是光栅，P是接受屏。S位于L1的物方焦面上，复色光通过L1 后成为一束平行光，垂直入射到G平面上。波长不同的单色光经G后被分开。波长为?的单色光，经过G平面后，成为一束衍射角为?的平行光，再经L2，汇聚到接受屏P上的A点。若S是狭缝，则衍射像就是一条亮线。在光谱学中也称为谱线。狭缝越窄，则亮线也越细，有利于对十分靠近的两条谱线的分辨。衍射角的大小由光栅方程dsin???k?
(??0,1,2,......)
(1)所决定。式中k为主极大的级次，也称光谱级次。?为入射光波的波长。光栅方程是决定主极大方向的公式。等式左端dsin?表示两相邻衍射光束在?方向的光程差，当它等于波长的整数倍，即dsin??0,?,2?…时,在相应的?角产生不同级次的主极大。即，当sin??0时，产生??0的零级主极大，当sin?1???时，在??1方向产生1级主极大，当sin?2??2?时，在??2方向产生2级主极大。若入射光波为单色光，则每一级只有一条亮线；若入射光波为复色光，则每一级都包括若干条亮线，每一亮线对应一种波长,如图2所示。如果测出该谱线的衍射角，则由(1)式可求出光栅常数。 (A)(B) 图2 光栅光谱图(A)单色光，(B)白光 实验仪器experimental
device1、钠光灯（加圆孔光栏）2、光栅：3、凸透镜L：
f=70mm4、二维调整架：
SZ-075、测微目镜Le（去掉其物镜头的读数显微镜）6、读数显微镜架 :
SZ-387、三维底座：
SZ-018、二维底座：
SZ-049、一维底座：
SZ-01 实验步骤 experimental step1. 把所有仪器按照正确顺序摆放在平台上，调至共轴。2. 调节透镜位置直至在白屏上得到衍射条纹。3. 使用微测目镜测量衍射条纹间距。数据处理 data processing使用微测目镜测出衍射条纹之间的距离，通过计算得到光栅常数d。 创新园地用棱镜摄谱仪可以拍摄氢原子的巴尔末系光谱，根据这一光谱图可以计算出里德堡常量。问：利用光栅及分光计是否也可以测出里德堡常量？如果可以，请简述实验原理和实验方法，并分析两种方法的优缺点。
范文三：光栅衍射[目的]1.了解光栅特性，观察光栅光谱，进一步加深对光的干涉与衍射的理解。2.学习和掌握测定光栅特性常数的实验原理和方法。3.学习和掌握用光栅测定谱线波长的实验原理和方法。[原理]平行、等宽而等间隔的多狭缝即为光栅。通常将光栅分为两种，一种是透射光栅，另一种是反射光栅；按制造的方法来分光栅也有两种，一种是用光刻机在玻璃上刻制出来的刻划光栅，另一种是用全息照相的方法拍摄而成的全息光栅。现代使用的多是原刻光栅的复制品和全息光栅。光栅和棱镜一样，都是重要的分光元件，它也可以把入射光中不同波长的光分开。利用光栅分光原理而制成的单色仪和光谱已被广泛应用科学研究中。若以单色平行光垂直照射在光栅平面上，则透过各狭缝的光线因衍射将向各个方向传播，经透镜会聚后相互干涉，并在透镜焦平面上形成一系列被相当宽的暗区隔开的、间距不等的明条纹，称为谱线。按照光栅衍射理论，衍射光栅中明条纹的位置由下式决定：(a+b)?sin?k=±kλ
d?sin?k=±kλ（k = 0,1,2,…）
（23-1） 式中，d=a+b称为光栅常数，λ为入射光波长，k为明条纹(光谱线)级数，?k是k级明条纹的衍射角，如图23-1所示。如果入射光不是单色光，则由式（23-1）可以看出，对于同一级谱线，各色光的波长不同，其衍射角?k也各不相同，于是复色光将被分解，而在中央k=0，?k=0处，= 0,1,2,…各色光仍然重叠在一起，组成中央明条纹。在中央明条纹两侧对称地分布着k级光谱，各级光谱线都按波长大小的顺序依次排列成一组彩色谱线，这样就把复色光分解为单色光。我们称光栅对复色光的这种衍射图样为光栅光谱。若已知光栅常数d，用分光计测出k级光谱中某一明条纹的衍射角?k，按式(23-1)即可算出该明条纹所对应的单色光的波长λ，反之，若已知入射光的波长λ，用分光计测出衍射角?k，即可求出光栅常数d。光栅的基本特性还可以用它的“分辩本领”和“色散率”来表征。光栅分辩本领R定义为两条刚可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即R=
(23-2) ?λR越大，表明刚刚能分辨开的波长差?λ越小，光栅分辨细微结构的能力就越高。按照瑞利判据，两条刚可被分开的谱线规定为：其中一条谱线的极强正好落在另一条谱线的极弱上。由此条件推导出光栅分辩本领公式为：R=kN
(23-3)式中N是光栅有效使用面积内的刻线总数目。由式(23-3)可知，光栅在使用面积一定（即宽度l一定）的情况下，使用面积内的刻线数目越多，分辨本领越高；对有一定光栅常数的光栅，有效使用面积越大，分辨本领越高(这是因为刻线数目越多谱线越细锐的缘故)；高级数比低级数的光谱有较高的分辨本领。由于通常所用光栅的光谱级数不高(如本实验所用光栅的光谱级数为1级)，所以光栅的分辨本领主要决定于有效使用面积内的刻线数目N。本实验所用的光栅，每毫米有300条刻线。角色散率D定义为同一级光谱中两条谱线衍射角之差??与它们的波长差?λ之比：??D=
（23-4） ?λ把式(23-1)微分，得??kD=
（23-5） =?λd?cos?由式（23-5）可知，光栅光谱具有以下特点：光栅常数d愈小(即每毫米所含光栅刻线数目越多)角色散愈大；高级数的光谱比低级数的光谱有较大的角色散；在衍射角?很小时，式(23-5)中的cos?≈1，角色散D可看作一常数，??与?λ成正比，故光栅光谱又称为匀排光谱。[内容]1.调节分光计使其达到正常工作状态。2.调节光栅使其达到正常工作状态。(1)光栅平面(有刻痕的面)与分光计中心转轴平行，且垂直于平行光管。将光栅如图23-2所示放置在载物台上，利用已调节好的望远镜，用自准法调节光栅平面与望远镜光轴垂直。这只需通过调节载物台下的螺钉2，3就可达到。(2)调节光栅的刻痕与分光计中心转轴平行。转动望远镜，观察光谱，在(1)步骤的基础上通过调节螺钉1，使得分列在零级明条纹两侧的每条谱线的高度都应当被通过分划板中心的水平线所平分。3.用钠光(λ=589.3nm)测定光栅常数d和分辨本领R，并计算C=1。 d测量时一定要保证平行入射光垂直光栅平面，即入射角为零。4.用已测好光栅常数的光栅测定汞灯光谱线的波长，要求计算波长的百分误差（汞灯谱线的波长值见实验22附表）。5.选做：用汞光谱中的两条黄线测量光栅的角色散率D。
范文四：光栅衍射实验------光波波长的测量【实验目的】1.观察光栅衍射现象，了解光栅的应用及其特性。2.测量汞灯不同谱线的波长。【课时分配与教学方法】实验共3个学时；讲解25分钟，演示约5分钟，其余时间为个别指导。【实验仪器】分光仪、全息透射光栅、光源（汞灯）、双面反射镜【实验原理】衍射光栅是利用多缝衍射原理使光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，它已被广泛地装配在各种光谱仪器中。1821年夫琅禾费创制了用细金属丝做成的衍射光栅，并且用它测量了太阳光谱暗线的波长。后来他又在贴着金箔的玻璃上用金刚石刻划平行线做成色散更大的光栅。首创直接在玻璃板上刻制光栅的是诺伯尔（）。现在使用的光栅有透射式和反射式两种，多是以刻线光栅为模板，复制在以光学玻璃为基板的薄膜上做成的，也有用全息照相法制做的。理论知识准备1、相干光：两束振动方向相同、频率相同、位相相同或位相差恒定的光称为相干光。2、光栅方程：若以单色平行光束垂直照射光栅，通过每个狭缝的光都会发生衍射，这些衍射光又在一些特殊方向上被透镜会聚于焦平面上一点后，因干涉加强而型成各级亮线，如图1，若衍射角为φ的光束经透镜会聚后互相加强，则角φ必须满足关系式即光程差必须等于光波长的整数倍。式中λ为单色光波长，k是亮条纹级次，?k为k级谱线的衍射角。此式称为光栅方程，它是研究光栅衍射的重要公式。3. 光栅的色散率：角色散率D（简称色散率）是两条谱线偏向角之差??和两者波长之差??之比：对光栅方程微分可有 D?????
dsin?k??k?,(k?0,1,2,3,...)D???k???dcos?由上式可知，光栅光谱具有如下特点：光栅常数d越小，色散率越大；高级数的光谱比低级数的光谱有较大的色散率；衍射角很小时，色散率D可看成常数，此时，?? 与 ??成正比，故光栅光谱称为匀排光谱。 【实验步骤】1. 分光计的调整：要求分光仪达到以下三点要求，才能用它进行精确的测量（a）平行光管发出平行光（平行光管的狭缝位于其物镜焦平面上）。(b) 望远镜接受平行光（调焦于无穷远）。(c)平行光管与望远镜“同轴等高”，载物台与仪器主轴垂直。2. 光栅调节:(a)调节光栅平面垂直于平行光管. 调整好分光计，将光栅如图放置于载物台上，用望远镜观察光栅平面发射回来的亮十字，在轻微转动载物台，并通过调平螺丝S2或S3使亮十字像与分划板上方的十字重合，此时光栅平面与平行光管光轴就垂直了。(b) 调节光栅平面与仪器主轴平行。左右转动望远镜观察汞灯衍射光谱，望远镜转至两边时，若左右两边光谱线不在同一水平线上说明光栅刻痕与分光计旋转主轴不平行，调节调平螺丝S1，使两边谱线处于同一水平线上即可3. 测量汞灯K=±1级时各条谱线的衍射角: 测量汞灯光谱线的衍射角，为提高测量准确度，测量左右对称的+1和-1级谱线的夹角，取其一半做为衍射角。重复测量三次。4. 误差分析指南(a) 入射平行光不垂直光栅平面而引入的误差。当入射光与光栅法线成θ角时，对d=1/600mm的光栅来说，θ=30相对误差可算出是0.16%，可见偏离角度不大时此误差可以忽略不计。(b) 如果把光栅放反了，即把涂着药膜的一面对着平行光管，相当于在光路中加了一层介质（如玻璃），由于介质的折射使衍射光线平移了一个距离，介质的两个面是平行的，那么透过介质后的衍射光线的角度不变，因此经望远镜后会聚后在分划板上的位置也不会改变，对实验结果没有影响。(C) 光栅常数是实验室准确给出的，故本实验的主要误差来源是衍射角φ的测量。复习思考题1、光栅方程和色散率的表达式中各量的物理意义及适用条件?2、光栅光谱与棱镜光谱相比有什么特点?3、光栅常数相同，但刻痕数不同，对测量有无影响？4、当用钠光（λ=589.0nm）垂直入射到一毫米内有100条刻痕的透射光栅上，问最多能看到有几级光谱？5、当平行光管的狭缝很宽时，对测量有什么影响?6、分光计主要由哪几部分组成？为什么说望远镜的调整是分光计调整的基础和关键？7、分光计在设计上是如何消除偏心差的？8、若在望远镜中观察到的谱线是倾斜的，则应如何调整?9、为何作自准调节时,要以视场中的上十字叉丝为准，而调节平行光管时，却要以中间的大十字叉丝为准?10、本实验的相干光是如何获得的？ 撰写人：张旭2009年2月
范文五：光栅衍射实验 一、实验目的1、了解光栅的结构，测量其光栅常数。2、掌握光栅衍射公式。3、用光栅测光波波长。 二、基本原理光栅是根据多缝衍射原理制成的一种分光元件，衍射光栅有透射光栅和反射光栅两种，它们都相当于一组数目很多、排列紧密均匀的平行狭缝，透射光栅是用金刚石刻刀在一块平面玻璃上刻成的，而反射光栅则把刻缝刻在硬质合金上。本实验所用是透射式光栅。光栅衍射图样是由来自每一个单缝上许多子波以及来自各单缝对应的子波彼此相干叠加而形成。因此，它是单缝衍射和多缝干涉的总效果。因此，光栅衍射图样是多缝干涉光强分布受单缝衍射光强分布调制的结果。衍射图样如图1所示。 sin2uπasinφ单缝衍射的光强分布由单缝衍射因子2决定，其中u=，a为缝λu宽，φ为对缝的半张角，λ为波长。 sin2Nvπdsinφ多缝干涉的光强分布由多缝干涉因子决定，其中，N为v=2λv缝数，d＝a＋b为光栅常数，b为缝间不透光部分的宽度。sin2usin2Nv。其图样是干涉与衍射因此光栅衍射的光强分布公式为I=I022uv相互作用的结果，多光束干涉图样受单缝衍射的调制，衍射条纹以单缝衍射光强分布曲线为包络线。 图1
光栅衍射光斑排列
产生莫尔条纹的两组光栅 如果把两块光栅距相等的光栅平行安装，并且使光栅刻痕相对保持一个较小的夹角θ时，如图2所示，透过光栅组可以看到一组明暗相间的条纹，即为莫尔条纹。莫尔条纹的宽度B为：B=P/sinθ其中P为光栅距。光栅刻痕重合部分形成条纹暗带，非重合部分光线透过则形成条纹亮带。光栅莫尔条纹的两个主要特征是：判向作用：当指示光栅相对于固定不动的主光栅左右移动时，莫尔条纹将沿着近于栅线的方向上下移动，由此可以确定光栅移动的方向。位移放大作用：当指示光栅沿着与光栅刻线垂直方向移动一个光栅距D时，莫尔条纹移动一个条纹间距B，当两个等距光栅之间的夹角θ较小时，指示光栅移动一个光栅距D，莫尔条纹就移动KD的距离。K=B/D≈1/θ。B=D/2sinθ/2≈d/θ，这样就可以把肉眼看不见的栅距位移变成清晰可见的条纹位移，实现高灵敏的位移测量。 三、实验步骤1、激光器放入光栅正对面的支座中用紧定螺丝固定，接通激光电源后使光点对准光栅中点。2、在光栅后面安放好投射屏，观察到一组有序排列的衍射光斑，与激光器正对的光斑为中央光斑，依次向两侧为一级、二级、三级…衍射光斑。如图（28）所示。注意观察光斑的大小及光强的变化规律。3、根据光栅衍射规律，光栅距D与激光波长λ、衍射距离L、中央光斑与一级光斑的间距S存在下列的关系：L2+S2D=λS（式中单位：L、S为mm，λ为nm, D为μm）根据此关系式，已知固体激光器的激光波长为650nm，用直尺量得衍射距离L、光斑距S，即可求得实验所用的光栅的光栅距。4、观察莫尔条纹时，先安装好主光栅与指示光栅，使两光栅保持平行，光栅间间隙要尽量小，微调主光栅角度，使投射屏上的莫尔条纹清晰可见。旋动移动平台螺旋测微仪，向前或向后，观察莫尔条纹上下移动与指示光栅位移方向的关系。用激光器照射用做莫尔条纹的光栅，根据光栅衍射公式测定其光栅距。根据前面所述的莫尔条纹原理，当指示光栅位移一个光栅距时，莫尔条纹就移动一个条纹距。移动位移平台，仔细记数条纹移动数目，再与光栅距相乘，此即为指示光栅的位移距离。实验时可将此间接测量的结果与直接从螺旋测微仪的转动刻度上读出的结果相对照。 四、思考题1、从实验中总结出莫尔条纹的移动方向与光栅的移动方向间的对应关系。2、如何用光栅衍射公式测距离（即已知光栅距、激光波长、光斑间距，求衍射距离L）。
范文六：光栅衍射实验数据记录与处理 组别
作业完成后发往注: 测量的角度按十进制记录在相应的表格中。例如，840 42’ 应记录为 84.700，（见例）。0）提示： 总不确定度只保留一位有效数字。 一、计算光栅常数d??A??(?i?13i?)2/6?0.006 (O)
??B??＝ 0.01(O)22?????A???B?0.0002 rad
?d??cos???4 nm sin2??/sin?3333 nm
d???d?3333?4 nm二、计算光波波长λ??A?O20.02 ()
??B??(??)/6??i3i?13＝0.01 (O)22?????A???B?0.0004 rad
???dcos?/2?0.7 nm?sin/2?436.4 nm
?????? 436.4?0.7nm
范文七：衍射光栅实验【实验目的】1．了解分光计的原理与结构。2．学习掌握分光计的调节方法。3. 观察光通过光栅后的衍射现象。4. 测透射光栅的光栅常数。5. 用透射光栅测光波波长【仪器用具】分光计、光源、平面反射镜、汞灯光源、透射光栅【实验原理】1． 分光计分光计是一种用来精确测量角度的仪器，如测量反射角、折射率和衍射角等。通过测量有关角度，可以确定测定材料的折射率、光波波长和色散率等，其用途十分广泛。近代摄谱仪、单色仪等精密光学仪器也是在分光计的基础上发展起来的。分光计结构复杂、构件精密、调节要求高，对初学者有一定难度。但只要了解了其结构和光路，严格按要求步骤耐心调节，就能掌握。（一）仪器描述 图1
JJY型分光仪
1狭缝体锁紧螺钉；2 狭缝体锁紧螺钉；3 狭缝宽度调节手轮；4 狭缝体高低调节手轮；5 平行光管部件；6平行光管水平调节螺钉；7载物台；8载物台调平螺钉；9 望远镜部件；10望远镜水平调节螺钉；11目镜组锁紧螺钉；12目镜组；13目镜调节手轮；14望远镜光轴高低调节螺钉；15支臂；16望远镜微调螺钉；17转座；18度盘止动螺钉；19载物台锁紧螺钉；20制动架；21望远镜止动螺钉；22度盘；23底座；24立柱；25游标盘微调手轮；26游标盘止动螺钉。分光计的种类繁多，但构造基本相同。分光计主要由望远镜、平行光管、载物台、光学游标刻度盘四部分组成，其外形如图1所示。分光计的下部是金属底座，底座中央装有竖直的固定轴，望远镜、载物台、主刻度盘和游标刻度盘都可绕这一固定竖轴旋转，此轴为分光计主轴（中心轴）。（1）望远镜
它由物镜、阿贝目镜、分划板三部分组成。分划板上刻有双十字准线（“╪”），在分划板的右下方紧贴一块45°全反射小三棱镜，其表面涂不透明薄膜，薄膜上刻有一个空心十字透光窗口，反射棱镜另一光学面上涂有绿色，当小电珠光从管侧射入后成为绿色。调节目镜前后位置，在望远镜视场中可见清晰的准线像。若在物镜前放一平面镜，前后调节目镜（连同分划板一起）与物镜的距离，使分划板（空心绿十字窗口）处于物镜焦平面上，小电珠照亮空心绿十字窗口的光经物镜后成平行光射在平面镜上，从平面镜反射经物镜在分划板上形成十字窗口的像。若平面镜与望远镜光轴垂直，此像将落在准线上方的交叉点上。 图2
阿贝目镜望远镜调节目镜调节手轮（13），可改变目镜与分划板的距离，使准线调节清楚。松开望远镜水平调节螺钉（10）可改变分划板到物镜的距离，使平面镜反射回来的十字像调节清楚。调节螺钉（14）可改变望远镜光轴的倾斜度。放松螺钉（21），望远镜可自由转动；旋紧它，望远镜就不能转动，但此时可通过微调螺钉（16）使望远镜左右微动。注意：转动望远镜时，不要握住望远镜筒转动。（2）平行光管
它是一个圆筒，一端是宽度和位置可调的精密狭缝，另一端是一个凸透镜。松开螺钉（2），可沿筒轴方向平移狭缝位置。当狭缝处于凸透镜焦平面上时，从 图3
平行光管 狭缝进入平行光管的光经凸透镜射出，都变成平行光束，所以望远镜接收到的平行光管发出的光，都应是平行光。调节螺钉（6）可改变平行光管的倾斜度，调节螺钉（3）可改变狭缝宽度。注意：调节狭缝宽度时一般调到1mm左右,千万不能使其完全闭合,以免狭缝受到严重损坏。（3）载物台
放置反射镜、三棱镜、光栅等光学元件的平台。台上有夹持固定待测光学元件的簧片，周边有压紧螺钉用来固定平台，使其不能绕中轴转动。台底有三个竖立螺钉（8）处在正三角形顶点，用来调节台面斜度使台面平行于刻度盘。旋紧中轴抵紧螺钉（19），可升降台面高度。（26）为游标盘止动螺钉，（18）为度盘止动螺钉。（4）读数装置
度盘表面镀金属薄膜，按圆周等分刻度1080条透光线条，格值20′，3小格为1?。游标盘亦镀有金属膜，在圆弧13?内等分刻有40条线，格值19′30″，亦即每格格值 ?＝a／n=20′／40＝0.5′＝30″。40格游标与39格度盘弧长相等。度盘下方有照明光源，当度盘线与游标线重合，即可看见刻线贯通连成一条线，此即游标读数线，若双线贯通读中间的游标。度盘、游标表面镀鉻，在观察窗中同时会有数字标记的反射像，在读数时要左右移动眼睛，当反射像与实观的数字标记重合后再进行读数，以避免读数误差。为了消除机械加工时主刻度盘与游标盘二者的转轴不重合所引入的读数偏心误差（属于系统误差），在度盘同一直径（180?）两端各装一游标（二个读数窗），读数时相当于两个坐标系，计算转角可用二坐标系读出的转角求平均作为结果。望远镜在Ⅰ位置接受到的光线Ⅰ的角坐标分别为?1（左窗读数）和?1′（右窗读数），望远镜转过?角在Ⅱ位置接受到光线Ⅱ的角坐标分别为?2（左窗读数）和?2′（右窗读数），则Ⅰ、Ⅱ光线的夹角?应由下式计算：|?1??2|?|?1/??2/|
（1）2 图4
光学度盘示意图应该特别指出，若望远镜由Ⅰ转至Ⅱ过程中，游标零线与度盘零线相遇一次，则计算公式不是??|?1??2|，而应是＝360?0′0″－大角坐标＋小角坐标，例如：由290?0′0″转至15?0′0″，转角?＝360?0′0″－290?0′0″＋15?0′0″＝85?0′0″。角度的读法以游标盘零线为准，先读出零刻线对应的度盘上的度值和分值（每格20′）A，再找游标盘上与度盘刚好重合的刻线（亮线），在游标上读出分值和秒值（每格30″）B，二次数值相加（A+B）即为读数值?。2．衍射光栅光栅是一种根据多缝衍射原理制成、将复色光分解成光谱的重要分光元件，能产生亮度较大、间距较宽的光谱线，常用来精确地测定光波波长及进行光谱分析。光栅是由一系列等宽又等间距的平行狭缝所组成。一般是在一片光学玻璃上进行刻划或用全息照像法做成刻痕或黑条纹，使光线不能通过，两刻痕或黑条纹间能透光，相当于狭缝。设缝宽为a，间隔为b，则d＝a＋b为相邻两狭缝上相应两点之间的距离，称为光栅常数，是表征光栅特性的重要参数。 图5
衍射光栅如图5所示，一束波长为?的单色平行光垂直入射到光栅上，透过每一狭缝的光都要发生衍射，沿同一方向传播的各狭缝的衍射光经过透镜L后会聚在焦平面上而相互干涉，在透镜L的焦平面E上形成一系列暗背景下的亮条纹，称为谱线。形成亮条纹的条件为：(a?b)sin?k??k?
(k=0,1,2, ,,,,)
(2)(2)式称为光栅方程，k为光谱线的级数，?k是第k级谱线对应的衍射角。若光栅常数a＋b已知，用分光计测出第k级谱线相应的衍射角?k，由(4-4-1)式可求出光波波长?；反之，若已知波长?，可求出光栅常数a＋b。如果入射光为包含多种不同波长的复色光，除零级谱线外，同一级条纹（k相同）的衍射角?与入射光的波长有关。将各种波长的同一级次条纹合成的整体称为光栅的衍射光谱。【实验内容及步骤】1． 分光计的调节调整分光计的目的：（1）望远镜能发出平行光并能接受平行光束；（2）平行光管能发出平行光束：（3）望远镜、平行光管的光轴共轴，且均与分光计中心轴相垂直。载物台面平行于度盘。分光计的调整方法如下：（1）目测粗调：沿不同方位观察，将望远镜、平行光管、载物台调成水平，并与中心轴垂直，调载物台只需把三个竖直螺钉放松，旋紧台面中心的拉簧即可。（2）用自准直法使望远镜聚焦于无穷远（能发出、接受平行光）①目镜调节：接通电源，从目镜中观察分划板准线，调目镜手轮，至分划板准线清晰为止。②正确放置平面镜：将双面平行平面镜立放在载物台中央，使镜面与任意两个载物台倾 图6平面镜位置度螺钉a、b的连线垂直，如图6所示。这样放置的好处是，若要改变平面镜倾斜度，只要调节a、b螺钉即可，c的调节与平面镜的仰俯无关。③寻找亮十字像及对亮十字像调节清楚：把望远镜筒垂直对准平面反射镜，使小电珠发出的光通过绿十字窗口经过物镜再由平面镜反射回到分划板上，这时从目镜中可看到绿色小十字像。若看不到此亮十字，一般是平面反射镜与望远镜光轴不垂直，从望远镜射出的光没有被平面镜反射到望远镜中，应改变反射镜相对望远镜的倾度，使平面镜镜面与望远镜光轴大致垂直。若看到的是一模糊的光斑，则说明聚焦不对，应调望远镜的调节手轮，把十字像调节清晰，再用同样的方法在目镜中找到平面镜另一面反射回来的亮十字像。在目镜视场中应既能看清准线，又能看清亮十字像，即二者都应十分清晰，若有视差，则需反复调节聚焦手轮和目镜调节手轮，直至视差消除，此时望远镜聚焦于无穷远，可以发出和接受平行光了。（3）调节望远镜的光轴垂直于分光计的中心轴①当看清由平面镜（两个反射面）反射回来的十字像时，十字像一般与分划板准线的上十字叉丝并不重合，如图7（a）所示，此时应采取“各半调节法”，调到图7（c）的位置。所谓“各半调节法”，就是把绿十字像调到位应有两个步骤：首先调载物台下竖直螺钉a或b，让绿十字像向“目的”位置移动一半路程，如图7（b）；接着调望远镜水平倾斜调节螺钉（10），使绿十字像到达“目的”位置（与分划板准线的上部叉丝重合）。 图 7 各半调节法② 把载物台转180?，使望远镜对准平面反射镜的另一面，用上述各半调节法，使绿十字像与分划板准线上十字叉丝重合。如此重复调节，直至转动载物台时，从平面反射镜前后两表面反射回来的绿十字像都能与分划板准线的上部叉丝重合为止。这时望远镜的光轴与分光计的中心轴垂直，也就是与度盘达到平行，如图8所示。 图8(4) 平行光管发射平行光、使其光轴垂直于中心轴①使平行光管产生平行光。用光源照亮狭缝，调节缝宽至望远镜视场中约1mm。沿管轴方向前后移动狭缝，直到在望远镜中看到一条清晰（边界不模糊），与准线无视差竖直位于视场正中对称位置的狭缝像。这时狭缝位于平行光管透镜的焦平面上，发出的是平行光。
② 调整平行光管光轴垂直于分光计中心轴。转动狭缝成水平（但缝不能沿管轴方向移动），调平行光管水平倾斜调节螺钉（6），使水平缝像被分划板中央水平准线上下平分，如图9(a)所示。至此平行光管光轴与仪器中心轴垂直，发出的平行光平行于度盘。再把狭缝转至铅直位置并需保持狭缝像最清晰且无视差，如图9(b)所示。经过以上四步骤，分光计正式测量前的基本调节已经完成，即望远镜和平行光管的光轴均已垂直于仪器转轴，并且已聚焦良好。在测量时，不能再改变它们的倾度和聚焦状态，否则前功尽弃，但可转动望远镜，而且对某一个具体测量项目，放到载物台上的被测光学平面可能与仪器转轴不平行，还要对载物台的倾度螺钉进行适当调节，才能达到要求进行测量。 （a）
（b）图9 狭缝像与分划板位置2． 放入光栅，再次调整分光计（1）将光栅如图10所示放置在载物台上，使光栅平面处于载物台调节螺钉a、c连线的中垂线上。望远镜物镜对着光栅平面，以光栅平面为反射面，细调a、c及望远镜调节螺钉与调焦手轮，使分别从光栅正、反两面反射的绿色十字像清晰且与望远镜分划板准线的上十字叉丝重合，这时望远镜聚焦无穷远且望远镜光轴与分光计竖直轴垂直。（2）将已调好的望远镜对准平行光管(注意：只能转动载物台螺钉a、c，不可调望远镜)，调节狭缝在平行光管套筒中的位置，使在望远镜中能看到清晰的狭缝像，且狭缝像与望远镜分划板准备工作线的竖线重合。这样，平行光管的轴线与分光计竖直轴垂直。（3）调节载物台螺钉c，使望远镜中看到的衍射光谱的中央明纹（k=0）与分划板准线的竖线重合（这时光栅平面的法线与分光计的竖直轴垂直）。（4）转动望远镜，视场中应看到排列在中央明纹两侧的?1、?2级光谱线，且这些光谱线等高，若看不到+2级（或-2级）或不等高，则重新进行第①、③步。3． 测量各级衍射角打开光源，转动望远镜，使分划板的竖线对准左（或右）第2级谱线，读出两游标窗口的示数，沿同一方向转动望远镜，依次测出其它各级谱线的两游标窗口的示数值。4．汞灯（深绿色）波长?=5461A，利用（2）式，求出光栅常数。5．测出其它颜色（如红光，由实验室给）谱线的衍射角，利用（2）式算出该光的波长，并与公认值比较。6．不计系统误差，计算测量的不确定度。?
图10 光栅的放置 图11
汞灯的光栅衍射光谱 【数据及处理】1. 测光栅常数数据表
??5461A o1/(a?b)标=
mm?12i在不计系统误差的情况下：2??? 6i?12(a?b)2?2?1?
?2??2??2i? sin26162?1i1??? 6i?12(a?b)1??1?
?1??1??1i? sin?161（a?b)?[(a?b)1?(a?b)2]? 2U(a?b)??cos1?12cos2?2[?]? 222sin1sin2(a?b)?(a?b)?U(a?b)?（注意：计算时?i以弧度为单位）2.测出其它颜色（红光，由实验室给）谱线的衍射角，利用（2）式算出该光的波长，并与公认值比较。 【注意事项】1．分光计应按操作规程正确使用。2．光栅是易碎、易损的精密光学元件，必须轻拿轻放，严禁用手触摸光栅面，只能拿支架。3．不要用眼睛直视点燃的汞灯，以免紫外线灼伤眼睛。 【思考题】1．分光计的调整要求是什么？2．反射镜放在平台上时，为什么要使镜面垂直于台下二倾斜度调节螺钉连线？3．在望远镜中只看到平面镜A面反射回来的绿十字像，转动载物台180?后，B面的反射绿十字像应如何找出来？4．各半调节法如何进行？它的作用是什么？5、在分光计实验中为什么要把光栅面放在平台上两调节螺钉连线的中垂线上？6、本实验对分光计的调节有何特殊要求？如何调节才能满足测量要求？7、如何测定光谱线的衍射角？如何决定光谱级数k？8、当平行管狭缝太宽，太窄对实验有何影响？
范文八：2 . 当 狭 缝 太 宽 、 太 窄 时 将 会 出 现 什 么 现 象 ? 为 什 么 ? 答 ? 狭 缝 太 宽 ? 则 分 辨 本 领 将 下 降 ? 如 两 条 黄 色 光 谱 线 分 不 开 。狭 缝 太 窄 ? 透 光 太 少 ? 光 线 太 弱 ? 视 场 太 暗 不 利 于 测 量 。3 . 为 什 么 采 用 左 右 两 个 游 标 读 数 ? 左 右 游 标 在 安 装 位 置 上 有 何 要 求 ?答 ? 采 用 左 右 游 标 读 数 是 为 了 消 除 偏 心 差 ? 安 装 时 左 右 应 差 1 8 0 ?1） 测d和λ时，，，，实验要保证什么条件？如何实现如何实现如何实现如何实现？？？？答要求条件1：分光计分光计分光计分光计望远镜适合观察平行光，平行光管发出平行光，并且二者光轴均垂直于分光计主轴。 实现：先用自准法调节望远镜，再用调节好的望远镜观察平行光管发出的平行光，调节缝宽和平行光管的高度，使得狭缝的象最清晰而且正好被十字叉丝的中间一根横线等分，分光计就调节好了。 要求条件2：光栅平面与平行光管的光轴垂直。 实现：如本文4.1所述，首先粗调，然后，当发现两者相差超过2′时，应当判断零级谱线更接近哪一侧的谱线，若接近左侧谱线，则光栅应顺时针旋转（从分光计上方看），反之应该逆时针旋转，再次测量。 3、用什么办法来测定光栅常数？光栅常数与衍射角有什么关系？ 答：用测量显微镜来测量光栅常数。根据光栅衍射方程 dsinφ＝kλ知道，光栅常数d与衍射角的正弦sinφ成反比。4、测光波长应保证什么条件？实验时这些条件是怎样保证的？ 答：测光波长应保证入射的单色平行光垂直于光栅平面，否则该式将不成立。实验时通过调节平行光管与光栅平面垂直来保证式成立。 5、分光计主要由哪几部分组成？各部分的作用是什么？为什么要设置一对左右游标？ 答：分光计主要包括：望远镜、平行光管、刻度盘、游标盘等。设置一对左右游标的目的是为了消除刻度盘与游标盘之间的偏心差。 6、调节分光计的基本要求是什么？为什么说望远镜的调节是分光计调节中的关键？ 答：简单地说，调节分光计的基本要求是使分光计各部分都处于良好的工作状态。因为分光计的水平调节、平行光管的调节等都要借助于望远镜，所以说望远镜的调节是分光计调节中的关键。 7、在调整望远镜时，这什么要将平面镜放在垂直于载物台两螺钉的连线位置？ 答：这是为了调节方便。此时只需调节载物台上三个螺丝中的一个螺丝即可以完成望远镜水平的调节。 8、什么叫视差？怎样判断有无视差存在？本实验中哪几步调节要消除视差？ 答：视差是指望远镜目镜中刻划线的象与谱线的的象不在同一竖直平面内。有无视差可以通过稍稍移动眼睛的位置，看谱线与刻划线的相对位置是否改变来判断。 调节望远镜与光栅垂直时，观察光栅衍射条纹时。 9、单色光的光栅衍射图样和单缝的衍射图样有何异同？利用光栅测量光波波长比用单缝有何优点？ 答：用衍射光栅测光波波长时，由于衍射现象非常明显，衍射条纹间距较大，测量衍射角比较准确，因此光波波长的测量结果也较准确。 单缝衍射测光波波长则没有上述优点，故测量结果往往误差较大。 3.当平行光管的狭缝很宽时?对测量有什么影响? 答?造成测量误差偏大?降低实验准确度。不过?可采取分别测狭缝两边后求两者平均以降低误差。 4.若在望远镜中观察到的谱线是倾斜的?则应如何调整? 答?证明狭缝没有调与准线重合有一定的倾斜?拿开光栅调节狭缝与准线重合。 5.为何作自准调节时,要以视场中的上十字叉丝为准?而调节平行光管时?却要以中间的大十字叉丝为准? 答?因为在自准调节时照明小灯在大十字叉丝下面?另外要保证准直镜与望远镜垂直?就必须保证其在大十字叉丝上面?并且距离为灯与大十字叉丝相同的地方?即以视场中的上十字叉丝为准。 现在?很容易就知道为什么在调节平行光管时?却要以中间的大十字叉丝为准了。 6.光栅光谱与棱镜光谱相比有什么特点? 答?棱镜光谱为连续的七色光谱?并且光谱经过棱镜衍射后在两边仅仅分别出现一处? 光栅光谱则不同?它为不连续的并且多处在平行光管轴两边出现?另外还可以条件狭缝的宽度以保证实验的精确度。
范文九：实验三
光栅衍射实验——光栅距的测定一．实验目的了解光栅的结构及光栅距的测量方法。 二．实验仪器光栅、激光器、直尺与投射屏（自备）。 三．实验原理光栅是光学色散元件，为一组数目极多的等宽、等间距平行排列的狭缝。激光照射光栅时光栅的衍射特性可用公式：行光栅距的测定。 四．实验步骤：表示，根据这一公式可进1、激光器放入光栅正对面的支座中用紧定螺丝固定，接通激光电源后使光点对准光栅中点。2、在光栅后面安放好投射屏，观察到一组有序排列的衍射光斑，与激光器正对的光斑为中央光斑，依次向两侧为一级、二级、三级…衍射光斑。如图（28）所示。请观察光斑的大小及光强的变化规律。3.根据光栅衍射规律，光栅距D与激光波长λ、衍射距离L、中央光斑与一级光斑的间距S存在下列的关系：（式中单位：L、S为mm，λ为nm, D为μm）L2?S2D??S根据此关系式，已知固体激光器的激光波长为650nm，用直尺量得衍射距离L、光斑距S，即可求得实验所用的光栅的光栅距。（测出五组数据，取平均值） 4.测距实验：（1）按照光栅衍射公式，已知光栅距、激光波长、光斑间距，就可以求出衍射距离L。（2）将激光对准衍射光栅中部，在投射屏上得到一组衍射光斑，由公式求出L。 （3）调整投射屏与光栅的距离，并尽可能试用不同的激光器，将测得的各参数L、S、D、λ填入表格，以验证公式。 五．实验数据实验数据表格一 实验数据表格二 六．实验结论1．光斑的变化规律：从中央光斑到两侧光斑光强越来越弱，光斑越来越小；
2.实测距离L和由公式算出的理论值L基本接近，从而验证了光栅衍射公式；
3.通过此次实验使我了解了光栅的结构和光栅距的测量方法。培养了动手操作的能力，通过实际的操作，进一步加深了对光栅的了解。
范文十：工一、核11 李敏
实验台号19光栅衍射实验实验目的（1） 进一步熟悉分光计的调整与使用；（2） 学习利用衍射光栅测定光波波长及光栅常数的原理和方法； （3） 加深理解光栅衍射公式及其成立条件； 二、实验原理2.1测定光栅常数和光波波长如右图所示，有一束平行光与光栅的法线成i角，入射到光栅上产生衍射；出射光夹角为?。从B点引两条垂线到入射光和出射光。如果在F处产生了一个明条纹，其光程差CA?AD必等于波长?的整数倍，即d?sin??sini??m?（1）m为衍射光谱的级次，0,?1,?2,?3?.由这个方程，知道了d,?,i,?中的三个量，可以推出另外一个。若光线为正入射，i?0，则上式变为dsin?m?m?（2）其中?m为第m级谱线的衍射角。据此，可用分光计测出衍射角?m，已知波长求光栅常数或已知光栅常数求波长。2.2用最小偏向角法测定光波波长如右图。入射光线与m级衍射光线位于光栅法线同侧，（1）式中应取加号，即d sin?+sin? =m?。以Δ=φ+ι为偏向角，则由三角形公式得2d sin2cosΔ?-i2=mλ（3）易得，当?-i=0时，?最小，记为δ，则(2.2.1)变为2dsin?2?m?,m?0,?1,?2,?3,?（4）由此可见，如果已知光栅常数d，只要测出最小偏向角δ，就可以根据（4）算出波长λ。 三、实验仪器3.1分光计在本实验中，分光计的调节应该满足：望远镜适合于观察平行光，平行光管发出平行光，并且二者的光轴都垂直于分光计主轴。3.2光栅调节光栅时，调节小平台使光栅刻痕平行于分光计主轴。放置光栅时应该使光栅平面垂直于小平台的两个调水平螺钉的连线。3.3水银灯1.水银灯波长如下表 2.使用注意事项（1）水银灯在使用中必须与扼流圈串接，不能直接接220V电源，否则要烧毁。（2）水银灯在使用过程中不要频繁启闭，否则会降低其寿命。 （3）水银灯的紫外线很强，不可直视。实验任务四、（1）调节分光计和光栅使满足要求。 （2）测定i=0时的光栅常数和光波波长。（3）测定i=15°时的水银灯光谱中波长较短的黄线的波长（4）用最小偏向角法测定波长较长的黄线的波长。（选作）五、 实验数据记录与处理1．i=0时，测定光栅常数和光波波长光栅编号：；?仪=；入射光方位?10=；?20=。2.i=15°时，测量波长较短的黄线的波长五、数据记录
见附页 六、数据处理 6.1 d和?不确定度的推导 （1）d的不确定度d?m? sin?mlnd?lnm??lnsin?m cos?m?lnd1??????msin?mtan?m??m?d?lnd2?lnd2?()(??m)???m?d??m??mm（2）?的不确定度 ??dsin?m/mln??lnd?ln(sin?m)?lnm cos?m?ln?1????msin?mtan?m?ln?1??dd ????由以上推导可知，测量d时，在??m一定的情况下，?m越大d的偏差越小。但是?m大时光谱级次高，谱线难以观察。所以要各方面要综合考虑。 而对?的测量，也是?m越大不确定度越小。综上，在可以看清谱线的情况下，应该尽量选择级次高的光谱观察，以减小误差。 6.2 求绿线的d和?并计算不确定度1）二级光谱下： 由d?m?，代入数据?m=19°2′，可得d?3349.1nmsin?m 又由??m?d?lnd2?lnd?()(??m)2???m?d??m??mm，??m=2’得?d=?/(60*180)]/tan(19°2)=0.6nmd?(.7)nm而实验前已知光栅为300线每毫米，可见测量结果与实际较吻合。 再用d求其他光的?： ??dsin?m/m???? 对波长较长的黄光：m=20 o15＇,d=3349nm代入，可得?=579.6nm，??=1.4nm??(579.6?1.3)nm对波长较短的黄光：?m=20 o10＇代入，可得?=577.3nm，??=1.4nm??(577.3?1.3)nm对紫光：m=20 o5＇代入，可得?=435.7nm，??=1.2nm??(435.8?1.2)nm2）三级光谱下： 对绿光： 由d?m?，代入数据?m=29°17′，可得d?3349.4nmsin?m 又由??m?d?lnd2?lnd2?()(??m)???m?d??m??mm，??m=2’得?d=3.5nm，d?(.5)nm 再用d求其他光的波长对波长较长的黄光：m=31 o14＇，d=3349.4nm代入，得：?=578.9nm，??=0.8nm??(578.9?0.8)nm对波长较短的黄光：m=31 o9＇，d=3349.4nm代入，得：?=577.5nm，??=0.8nm??(577.5?0.8)nm对紫光：?m=23 o，d=3349.4nm代入，得：?=436.2nm，??=0.8nm??(436.2?0.8)nm分析计算结果，与实际波长吻合比较良好。另外，可以看到，三级谱线下测量后计算的结果教二级谱线下的结果其偏差都更小，与理论推断吻合。 6.3 在i=15 o时，测定波长较短的黄线的波长。由d sin?+sin? =m?，m=2，可得： 在同侧：?=577.9nm 在异侧：?=575.9nm6.4 最小偏向角法求波长较长的黄线的波长由公式：2dsin?2 ?m?,m?0,?1,?2,?3,? 代入数据：m=2,??39o51＇代入，得?=579.4nm 与实际值吻合良好。 七、思考题1）分光计调整好是实验的前提条件。即应保证分光计望远镜适合观察平行光，平行光管发平行光，两者光轴垂直于分光计主轴。具体实现步骤同实验4.3分光计的调节。调节光栅平面与平行光管的光轴垂直，开始粗调使零级谱线尽量处于两侧谱线的对称位置，然后再细调使满足2＇条件。个人推荐测绿光谱线的衍射角。思考：不可以用分光计自准法，因为光栅的反射性质远不如三棱镜，自准法时得到的像比较模糊，无法实现高精度的调节。 2）见数据分析3）先调节望远镜的使其偏移15o，然后调节光栅位置，用自准法使光栅法线沿望远镜方向，即可保证方位角为15o。 4）个人实验总结：实验前觉得这个实验很简单，但是事实上做的并不快。一开始的时候把一级谱线当成了二级谱线，耽误了很久。不过还好后来及时意识到了问题，纠正了错误。 回来处理数据，发现数据质量还不错，自己的眼睛也算是没白辛苦吧。这是第一次完全用电脑写实验报告，感觉排版有点烂~ 总之，下次实验继续努力~