用透射光栅测定光波波长实验报告.docx
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用透射光栅测定光波波长实验报告
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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。
物理实验报告·化学实验报告·生物实验报告·实验报告格式·实验报告模板
图12光栅支架的位置图13分划板
（2）调节光栅刻痕与转轴平行。
用钠光灯照亮狭缝，松开望远镜紧固螺丝，转动望远镜可观察到0级光谱两侧的±1、±2级衍射光谱，调节调平螺丝a（不得动b、c）使两侧的光谱线的中点与分划板中央十字线的中心重合，即使
篇二：
物理实验报告《用分光计和透射光栅测光波波长》
精选范文:
物理实验报告《用分光计和透射光栅测光波波长》（共2篇）【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。
物理实验报告·化学实验报告·生物实验报告·实验报告格式·实验报告模板图12光栅支架的位置图13分划板
（2）调节光栅刻痕与转轴平行。
用钠光灯照亮狭缝，松开望远镜紧固螺丝，转动望远镜可观察到0级光谱两侧的±1、±2级衍射光谱，调节调平螺丝a（不得动b、c）使两侧的光谱线的中点与分划板中央十字线的中心重合，即使两侧的光谱线等高。
重复
（1）、
（2）的调节，直到两个条件均满足为止。
（3）测钠黄光的波长①转动望远镜，找到零级像并使之与分划板上的中心垂线重合，读出刻度盘上对径方向上的两个角度θ0和θ0/，并记入表4中。
②右转望远镜，找到一级像，并使之与分划板上的中心垂线重合，读出刻度盘上对径方向上的两个角度θ右和θ右/，并记入表4中。
③左转望远镜，找到另一侧的一级像，并使之与分划板上的中心垂线重合，读出刻度盘上对径方向上的两个角度θ左和θ左/，并记入表4中。
3．观察光栅的衍射光谱。
将光源换成复合光光源（白炽灯）通过望远镜观察光栅的衍射光谱。
【注意事项】1．分光计的调节十分费时，调节好后，实验时不要随意变动，以免重新调节而影响实验的进行。
2．实验用的光栅是由明胶制成的复制光栅，衍射光栅玻璃片上的明胶部位，不得用手触摸或纸擦，以免损坏其表面刻痕。
3．转动望远镜前，要松开固定它的螺丝；转动望远镜时，手应持着其支架转动，不能用手持着望远镜转动。
【数据记录及处理】表4一级谱线的衍射角零级像位置左传一级像位置偏转角右转一级像位置偏转角偏转角平均值光栅常数钠光的波长λ0=589·3nm根据式（10）k=1，λ=dsin1=相对误差【思考题】1．什么是最小偏向角？
如何找到最小偏向角？
2．分光计的主要部件有哪四个？
分别起什么作用？
3．调节望远镜光轴垂直于分光计中心轴时很重要的一项工作是什么？
如何才能确保在望远镜中能看到由双面反射镜反射回来的绿十字叉丝像？
4．为什么利用光栅测光波波长时要使平行光管和望远镜的光轴与光栅平面垂直？
5．用复合光源做实验时观察到了什么现象，怎样解释这个现象？
[物理实验报告《用分光计和透射光栅测光波波长》（共2篇）]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。
实验中若测出两侧的光谱线等高。
重复
（1）、
（2）的调节，直到两个条件均满足为止。
（3）测钠黄光的波长
①转动望远镜，找
到零级像并使之与分划板上的中心垂线重合，读出刻度盘上对径方向上的两个角度θ0和θ0/，并记入表4中。
②右转望远镜，找到一级像，并使之与分划板上的中心垂线重合，读出刻度盘上对径方向上的两个角度θ右和θ右/，并记入表4中。
③左转望远镜，找到另一侧的一级像，并使之与分划板上的中心垂线重合，读出刻度盘上对径方向上的两个角度θ左和θ左/，并记入表4中。
3．观察光栅的衍射光谱。
将光源换成复合光光源（白炽灯）通过望远镜观察光栅的衍射光谱。
【注意事项】
1．分光计的调节十分费时，调节好后，实验时不要随意变动，以免重新调节而影响实验的进行。
[物理实验报告《用分光计和透射光栅测光波波长》（共2篇）]2．实验用的光栅是由明胶制成的复制光栅，衍射光栅玻璃片上的明胶部位，不得用手触摸或纸擦，以免损坏其表面刻痕。
3．转动望远镜前，要松开固定它的螺丝；转动望远镜时，手应持着其支架转动，不能用手持着望远镜转动。
【数据记录及处理】
表4一级谱线的衍射角
零级像位置
左传一级像位置
偏转角
右转一级像位置
偏转角
偏转角平均值
光栅常数
钠光的波长λ0=589·3nm
根据式（10）k=1，λ=dsin1=
相对误差
【思考题】
1．什么是最小偏向角？
如何找到最小偏向角？
2．分光计的主要部件有哪四个？
分别起什么作用？
3．调节望远镜光轴垂直于分光计中心轴时很重要的一项工作是什么？
如何才能确保在望远镜中能看到由双面反射镜反射回来的绿十字叉丝像？
4．为什么利用光栅测光波波长时要使平行光管和望远镜的光轴与光栅平面垂直？
5．用复合光源做实验时观察到了什么现象，怎样解释这个现象？
篇二：
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】
[物理实验报告《用分光计和透射光栅测光波波长》（共2篇）]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。
物理实验报告·化学实验报告·生物实验报告·实验报告格式·实验报告模板
图12光栅支架的位置图13分划板
（2）调节光栅刻痕与转轴平行。
用钠光灯照亮狭缝，松开望远镜紧固螺丝，转动望远镜可观察到0级光谱两侧的±1、±2级衍射光谱，调节调平螺丝a（不得动b、c）使两侧的光谱线的中点与分划板中央十字线的中心重合，即使两侧的光谱线等高。
重复
（1）、
（2）的调节，直到两个条件均满足为止。
（3）测钠黄光的波长
篇三：
用透射光栅测定光波波长[1]
用透射光栅测定光波波长
教学目的1、用透射光栅测定光栅常数、光波波长和光栅角色散；2、加深对光栅分光原理的理解；
3、进一步熟悉分光计的使用方法。
重难点1、用透射光栅测定光栅常数和光波波长；
2、分光计的调节和使用。
教学方法实验室教学，讲授、讨论、实验操作相结合。
学时4学时
衍射光栅是重要的分光元件。
由于衍射光栅得到的条纹狭窄细锐，衍射花样的强度强，分辨本领高，所以广泛应用在单色仪、摄谱仪等光学仪器中，光栅衍射原理也是x射线结构分析、近代频谱分析和光学信息处理的基础。
光栅由大量相互平行、等宽、等间距的狭缝构成，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。
本实验用的是平面透射光栅。
一、实验仪器
分光计、平面透射光栅、手持照明放大镜，双面镜、日光灯、电源等。
二、实验原理
1、分光计的结构和工作原理（略）2、测量原理
用平面透射光栅得到日光灯白光的夫朗和费衍射条纹，其中可以清晰的得到汞光
?
D2?
588.995nm）谱中的绿线（?
?
546.07nm），钠光谱中的二黄线（?
D1?
589.592nm，。
若d为光栅常数，?
为衍射角，?
为光波波长，k为光谱级数（k?
0,?
1,?
2?
），则产生衍射亮条纹的条件为：
dsin?
?
k?
（光栅方程）
（1）测量光栅常数
用汞灯光谱中的绿线（?
?
546.07nm）作为已知波长测量光栅常数d。
测量公式：
d?
k?
?
（2）测量未知波长
已知光栅常数d，测量钠灯光谱中的二黄线波长?
D1和?
D2。
测量公式：
?
?
dsin?
（3）测量透射光栅的角色散
已知钠光谱中的二黄线的波长差?
?
，测出钠光谱中的二黄线的衍射角，求光栅的角色散D。
测量公式：
D?
?
?
?
三、实验内容
1、测量透射光栅的光栅常数；
2、测量钠光谱中二黄线的波长；3、测量透射光栅的角色散。
四、实验步骤和数据记录
1、分光计的调节
（1）调节要求
分光计的调节要达到“三垂直”的几何要求和“三聚焦”的物理要求。
“三垂直”是指载物台平面、望远镜的主光轴、平行光管的主光轴必须与分光计主轴垂直。
“三聚焦”是指叉丝对目镜聚焦，即在目镜中能看到清晰的叉丝的像；望远镜对无穷远聚焦即平面镜返回清晰的绿十字的像；狭缝对平行光管物镜聚焦，即在望远镜中看到清晰的狭缝像。
（2）调节步骤
①参照图1，简要的介绍分光计的基本构造以及各部件的功能和调节方法；②目测粗调“三垂直”；
③调叉丝对目镜聚焦：
打开电源，让照明小灯照亮望远镜视场。
旋转目镜同时眼睛从目镜中观察，直至看到叉丝变清晰，此时叉丝正好位于目镜的焦平面上；
④调望远镜对无穷远聚焦；
图
1分光计
1－物镜2－分划板3－目镜4－小棱镜5－小电珠
图2望远镜
⑤调望远镜的主光轴与分光计主轴垂直；
图3自准自目镜
⑥调载物台平面与分光计主轴垂直；⑦狭缝对平行光管的物镜聚焦；
⑧调平行光管主光轴与分光计主轴垂直。
3、光栅位置的调节
（1）调节要求
①把光栅面调节到垂直于入射光；
②把光栅衍射面调节到和观察面度盘平面一致。
（2）调节步骤
①使望远镜对准准直管，从望远镜中观察被照亮的准直管狭缝的像，使其和叉丝重合，固定望远镜；
②如图3放置光栅，点亮目镜叉丝照明灯（移开或关闭狭缝照明灯），左右转动载物平台，看到反射的“绿十字”，调节b2或b3使绿十字和目镜中的调整叉丝重合。
这时光栅面已垂直于入射光。
③点亮狭缝照明灯，转动望远镜观察光谱，若左右两侧的光谱线相对于目镜中叉丝的水平线高低不等时（如图4），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。
图
图44、数据记录1、测光栅常数d
转动望远镜到光栅的一侧，使叉丝的竖直线对准已知波长的第k级谱线的中心，在下表中记录二游标值；将望远镜转动到光栅的另一侧，同上测量，在下表中记录二游标值。
同一游标的两次读数之差是衍射角二两倍。
测绿光光谱（?
?
546.07nm）的角位置并记入下表
光谱中心线
谱线
水平叉丝
2、测钠光谱中二黄线的波长
重复测光栅常数d同样的测量方法，测钠黄光光谱?
D1线（?
?
588.995nm）的角位置并记入下表
重复测光栅常数d同样的测量方法，测钠黄光光谱?
D2线（?
?
589.592nm）的角位置并记入下表
五、实验数据处理
1、测光栅常数
（1）光栅常数的计算
?
i左?
?
i左
（2）?
?
i左（-2）
2
?
?
i右?
?
i右
（2）?
?
i右（-2）
2
?
?
i?
?
i左＋?
i右
2
?
?
?
?
i?
1
5
i
5
?
?
k?
?
sin
（2）不确定度的计算
uA?
s?
?
ub?
?
?
?
?
u?
?
?
u?
?
?
u?
?
取u?
cosk?
u?
sin2（3）测量结果
d?
d?
u（sI）?
2、测钠光谱二黄线的波长
（1）波长的计算
?
iD1左?
?
iD1左
（2）?
?
iD1左（-2）
2
?
?
iD1右?
?
iD1右
（2）?
?
iD1右（-2）
2
?
?
iD1?
?
iD1左＋?
iD1右
2
?
D1?
?
?
i?
1
5
iD1
5
?
D1?
dsinD1
?
k
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