光栅衍射实验预习报告衍射光栅是一种分光用的光学元件。它不仅用于光谱学，还广泛用于计量、光通信、信息处理等方面。本实验中通过通过测定光栅常数及光波波长，可对光栅的特性有一初步了解。一、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1、测定光栅常数和光波波长光栅上的刻痕起着不透光的作用。一理想的光栅可看作是许多平行的、等距离的和等宽的狭缝。刻痕间的距离称为光栅常数。设有一光栅常数的光栅。有一束平行光与光栅法线成角度 ，入射光栅产生衍射，如图所示：假如在入射角为 的方向上由于光振动的加强而在 F 处产生了一个明条纹，则光程差必等于波长 λ 的整数倍，即：入射光线和衍射光线都在光栅法线的同侧时，上式等号左边括号内取正号；两者分居法线异侧时取负号。为衍射光谱级次，符号取决于程差的符号。在光线正入射的情形下，，则上式变成：式中为第级谱线的衍射角。据此可用分光计测出衍射角，从已知波长可以测出光栅常数。反之，如已知光栅常数，则可测出波长 λ。2、用最小偏向角法测定光波波长 λ如图所示，波长为 λ 的光束入射在光栅上，入射角为 ，若与入射线同在光栅法线一侧的及衍射光的衍射角为，则可得：若以 Δ 表示入射光与第级衍射光的夹角，称为偏向角，则：显然，Δ 随入射角 而变；当时 Δ 为一微小值，记作 δ，称为最小偏向角。并且仅当在入射光和衍射光处于法线同侧时才存在最小偏向角。此时：代入，得：由此可见，如已知光栅常数，只要测出最小偏向角 δ，就可根据上式算出波长 λ。三、实验仪器1、分光计本实验中，分光计的调整应满足：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。2、光栅光栅上有许多平行的、等距离的刻线。在本实验中，应使光栅刻线与分光计主轴与分光计主轴垂直，否则会影响测量结果。四、实验任务1、调整分光计和光栅以满足测量要求2、在光线垂直入射的情形下，即时，测定光栅常数和光波波长（1）使光栅平面与平行光管的光轴垂直调节方法：先将望远镜的竖叉丝对准零级谱线的中心，从刻度盘读出入射光的方位；再测出同一 m 级左右两侧一对衍射谱线的方位角，分别计算出它们与入射光的夹角，假如二者之差不超过 α′角度，就可以认为是垂直入射。（2）选衍射级次由于，这里是某一级次为时的典型参数。所...
