光栅常数的实验报告

一、实验设计方案 1、实验目的 1.1、了解光栅的分光特性； 1.2、掌握什么是光栅常数以及求光栅常数的基本原理与公式； 1.3、掌握一种测量光栅常数的方法。 2、实验原理 2.1、测量光栅常数 光栅是由许多等宽度a（透光部分）、等间距b（不透光部分）的平行缝组成的一种分光元件。当波长为λ的单色光垂直照射在光栅面上时，则透过各狭缝的光线因衍射将向各方向传播，经透镜会聚后相互干涉，并在透镜焦平面上形成一系列间距不同的明条纹。根据夫琅和费衍射理论，衍射光谱中明条纹的位置由下式决定： （a+b）sinφk=kλ（k=0，±1，±2，…） （2.1.1） 式中a+b=d称为光栅常数，k为光谱级数，φk为第k级谱线的衍射角。见图2.1.2，k=0对应于φ=0，称为中央明条纹，其它级数的谱线对称分布在零级谱线的两侧。 如果入射光不是单色光，则由式（2.1.1）可知，λ不同，φk也各不相同，于是将复色光分解。而在中央k=0，φk=0处，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k=1，2，…级光谱线，各级谱线都按波长由小到大，依次排列成一组彩色谱线，如图 2.1.2所 示 。 根据式（2.1.1），如能 测出 各种波长谱线的衍射角φk，则从 已 知波长λ的大小，可以算 出 光栅常数d；反 之 ，已 知光栅常数d，则可以算 出 波长λ。本试验则是已 知波长λ求光栅常数。 2.2、注 意 事 项 2.2.1、光源 必 须 垂直入射光栅，否 则会引 起较大的误 差 。 2.2.2、所 有 装 置尽 量处于同一水 平面上，这 样才 能 发 生 明显 的衍射。 得 分 教 师 签 名 批 改 日 期 图 2 .1 .2 光栅衍射谱 2.3、实验装置 实验装置说明： 钠灯提供光源，光通过光栅后到达屏上，并通过光传感器传到计算机中，我们手动屏，是光传感器能接收并将其数据传到计算机上，而我们转动的角度会通过转动传感器传给计算机（不过要加以计算，有60 倍的关系）。 2.4、选用仪器 实验仪器名称 型号 主要参数 用途 750 接口 CI—7650 阻抗1 MΩ。最大的有效输入电压范围±10 V 数据采集处理 计算机和DataStu dio CI6874 —— 数据采集平台、数据处理 光谱分光计 OS—8539 —— —— 钠灯 —— λ=5396Å λ=5390Å △ λ=5393Å 提供光源 钠灯 光栅（分光） 750 接口 计算机和数据处理软件 DataStu dio 光传感器 转动传感器 二、实验内容及具体步骤： 1、测量光栅常数 1....