分光计测光栅常数和光波波长实验报告

衍射光栅是一种高分辨率的光学色散元件，它广泛应用于光谱分析．随着现代技术的发展，它在计量、无线电、天文、光通信、光信息处理等许多领域中都有重要的应用． 【实验目的】

1．观察光栅的衍射现象，研究光栅衍射的特点． 2．测定光栅常数和汞黄光的波长．

3．通过对光栅常数和波长的测量，了解光栅的分光作用，并加深对光的波动性的认识．

【实验仪器与用具】

分光计1台，光栅1个，低压汞灯1个． 【实验原理】

普通平面光栅是在一块玻璃片上用刻线机刻画出一组很密的等距的平行线构成的．光波射向光栅，刻痕部分不透光，只能从刻痕间的透明狭缝中通过．因此，可以把光栅看成一系列密集、均匀而又平行排列的狭缝．

图15—1光栅衍射图

光照射到光栅上，通过每个狭缝的光都发生衍射，而衍射光通过透镜后便互相干涉．因此，本实验光栅的衍射条纹应看做是衍射与干涉的总效果．

下面我们来分析平行光垂直射到光栅上的情况(图15－1)．设光波波长为λ，狭缝和刻痕的宽度分别为a和b，则通过各狭缝以角度φ衍射的光，经透镜会聚后如果是互相加强，在其焦平面上就得到明亮的干涉条纹．根据光的干涉条件，光程差等于波长的整数倍或零时形成亮条纹．由图15－1可知，衍射光的光程差为(a+b)sinφ ，于是，形成

实验七 用分光计测光栅常数和光波的波长

【实验目的】

1. 熟悉分光计的操作

2. 用已知波长光光栅常数

3. 用测出的光栅常数测某一谱线的波长

【实验仪器】

分光计及附件一套，汞灯关源；光栅一片

【实验原理】

本实验是利用全息光栅进行测量，光源采用GD20低压汞灯，它点燃之后能发生较强的特性光谱线，在可见区辐射的光谱波长分别为5790A0，5770 A0，5461 A0，4358 A0，4047 A0。

根据夫琅和费衍射原理，每一单色平行光垂直投射到光栅平面上，被衍射，亮纹条件为： dsinθ=Kλ (K=0, ±1, ±2, ±3,······) d-----光栅常数 θ-----衍射角 λ-------单色光波长

由于汞灯产生不同的单色光，每一单色光有一定的波长，因此在同级亮纹时，各色光的衍射角θ是不同的。除中央亮纹外各级可有四条不同的亮纹，按波长不同进行排列，通过分光计观察时如（图8-3）所示。

这样，若对某一谱线进行观察（例如黄光λy=5790 A）对准该谱线的某级亮纹(例如

〈

K=±1）时，求出其平均的衍射角θy ，代入公式就可求光栅常数d，然后可与标准比较。本实验采用d=1/10

用双棱镜干涉测光波波长的研究

作者：顾怀斌 学号：200802050220 红河学院08级物理系

摘要：菲涅耳双棱镜实验是一种分波阵面的干涉实验，实验装置简单，但设计思想巧妙。

它通过测量毫米量级的长度，可以推算出小于微米量级的光波波长，从而掌握光的干涉的有关原理和光学测量的一些基本技巧。

关键词：光具座；单色光源（钠光）；可调狭缝；双棱镜；辅助透镜（两片）；测微目镜、

白屏。

Abstract: the Fresnel double prism experiment is an points, the interference experiment wave array experiment device is simple, but the design thought and skillful. It by measuring the length of magnitude, can millimeter less than calculate the sub-micrometer range; wavelengths of light

Keywords: optical benches； th

实验 11迈克尔逊干涉仪测光波波长

1.迈克尔逊干涉形成的等倾干涉条纹的条件、条纹的特点、条纹出现的位置和测量波长的公式。比较等倾干涉条纹和牛顿环（等厚干涉）异同。 提示：（1）迈克尔逊干涉形成等倾干涉条纹的条件：①M1、M 2（M2在 M1镜附近的虚像）两反射镜互相平行。②产生干涉的两束光应是相干光，且光程差要满足明暗条纹条件； （2）条纹的特点包括条纹形状、条纹分布，条纹级数、条纹属性（等倾还是等厚）以及条纹的变化；

（3）条纹出现的位置是指条纹所在位置。（迈克尔逊干涉用的光源是光纤激光（点光源）条纹出现的位置是在两虚光源发出的两相干光相遇的范围，是非定域的，等厚干涉用的光源是面光源钠光，条纹出现的位置在牛顿环装置表面附近，是定域的）。

（4）实验测量波长公式：（△N为条

纹变化（冒出或陷入）条数，

△h为M1、M2镜间的空气薄膜厚度的变化）。

（5）用迈克尔逊干涉仪观察到的等倾干涉条纹与牛顿环的干涉条纹异同：二者虽然都是中间疏边缘密明暗相间的同心圆条纹，但牛顿环属于等厚干涉的结果，并且等倾干涉条纹中心级次高，而牛顿环则是边缘的干涉级次高，所以当增大（或减小）空气层厚度时，等倾干涉条纹会向外涌出（或向中心缩进），而牛顿环则会向中心缩

用双棱镜干涉测光波波长

【实验目的】

1．掌握用双棱镜获得双光束干涉的方法，加深对干涉条件的理解． 2．学会用双棱镜测定钠光的波长.

【仪器和用具】

光具座，单色光源（钠灯），可调狭缝，双棱镜，辅助透镜（两片），测微目镜，白屏.

【实验原理】

如果两列频率相同的光波沿着几乎相同的方向传播，并且它们的位相差不随时间而变化，那么在两列光波相交的区域，光强分布是不均匀的，而是在某些地方表现为加强，在另一些地方表现为减弱（甚至可能为零），这种现象称为光的干涉，

菲涅耳利用图1所示的装置，获得了双光束的干涉现象，图中AB是双棱镜，它的外形结构如图2所示，将一块平玻璃板的一个表面加工成两楔形板，端面与棱脊垂直，楔角A较

0

小（一般小于1）．从单色光源发出的光经透镜L会聚于狭缝S，使成S为具有较大亮度的线状光源．从狭缝S发出的光，经双棱镜折射后，其波前被分割成两部分，形成两束光，就好像它们是由虚光源S1和S2发出的一样，满足相干光源条件，因此在两束光的交叠区域

P1P2内产生干涉．当观察屏P离双棱镜足够远时，在屏上可观察到平行于狭缝S的、明暗

相间的、等间距干涉条纹．

图1双棱镜干涉实验光路

测量光栅常数

得分

教师签名

批改日期

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.

分光计的调节和使用

一. 实验目的

1. 了解分光汁的结构，学习正确调节和使用分光计的方法。 2. 用分光计测定三棱镜的顶角。

二. 实验仪器

分光计、平面反射镜、三棱镜、汞灯等。

三.实验原理

分光计是一种能精确测量角度的光学仪器。用它可以测定光线偏转角度，如反射角、折射角、衍射角等等，而不少光学量（如光波波长、折射率、光栅常数等）可通过测量相关角度来确定。了解分光计的结构，正确调节分

光计，对减小测量误差、提高测量精度是十分重要的。 1. 分光计的结构

分光计主要由平行光管、望远镜、载物台和读数装置四部分组成，其结构如图（3-8-1）所示。平行光管用来发射平行光，望远镜用来接收平行光，载物台用来放置三棱镜、平面镜、光栅等物体，读数装置用来测量角度。

分光计上有许多调节螺丝，它们的代号、名称和功能见下表:

代号 1 2 3 4

名称

平行光管光轴水平调节螺丝 平行光管光轴高低调节螺丝

狭缝宽度调节手轮 狭缝装置固定螺丝

功能

调节平行光管光轴的水平方位（水平面上方位调节） 调节平行光管光轴的倾斜度（铅直面上方位调节）

调节狭缝宽度（0.02～2.00mm）

松开时，调平行光；调好后锁紧，以固定狭缝装置 台面水平调节（本实验中，用来调平面镜和三

利用牛顿环和分光计原理测液体折射率

项目主持人： 作者单位： 指导教师：

XX学院 XX年XX月

目 录

目 录 .................................................................................................................. （2） 摘要 .................................................................................................................... （3） 牛顿环和分光计测折射率实验仪器，目的 ................................................... （3） 牛顿环测折射率实验原理 ............................................................................... （3） 分光计测折射率实验原理 .................................

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物理实验报告分光计的调整和三棱镜顶角的测定

物理实验报告《分光计的调整和三棱镜顶角的测定》

【实验目的】

1．

了解分光计的结构，学习分光计的调节和使用方法；

2．

利用分光计测定三棱镜的顶角；

【实验仪器】

分光计，双面平面反射镜，玻璃三棱镜。

【实验原理】

如图6所示，设要测三棱镜AB面和AC面所夹的顶角a，只需求出j 即可，则a＝1800－j。

图6

测三棱镜顶角

【实验内容与步骤】

一、分光计的调整

（一）调整要求：

1．望远镜聚焦平行光，且其光轴与分光计中心轴垂直。

2．载物台平面与分光计中心轴垂直。

（二）望远镜调节

1．目镜调焦

目镜调焦的目的是使眼睛通过目镜能很清楚地看到目镜中分划板上的刻线和叉丝，调焦办法：接通仪器电源，把目镜调焦手轮12旋出，然后一边旋进一边从目镜中观察，直到分划板刻线成像清晰，再慢慢地旋出手轮，至目镜中刻线的清晰度将被破坏而未被破坏时为止。旋转目镜装置11，使分划板刻线水平或垂直。

2．望远镜调焦

望远镜调焦的目的是将分划板上十字叉丝调整到焦平面上，也就是望远镜对无穷远聚焦。其方法如下：将双面反射镜紧贴望远镜镜筒，从目镜中观察，找到从双面反射镜反射回来的光斑，前后移动目镜装置11，对望远镜调焦，使绿十字叉丝成像清晰。往复移动目镜

清 华 大 学 实 验 报 告

系别：工业工程 班号：工32 姓名：张霄玥 （同组姓名： ） 做实验日期： 2004 年 11 月 10 日 教师评定： 实验名称：分光计的调节和色散曲线的测定

[实验目的]

1、 了解分光计的原理与构造，学会调节分光计； 2、 用最小偏向角法测定玻璃折射率； 3、 掌握三棱镜顶角的两种测量方法。

[实验原理]

一、分光计的结构及调节原理

1、要测准入射光与出射光之间的偏转角必须满足的两个条件 （1）入射光与出射光均为平行光束；

（2）入射光与出射光的方向以及反射面或折射面的法线都与分光计的刻度盘平行。

2、分光计的主要部件 （1）望远镜

分光计中采用自准望远镜，它由物镜，叉丝分划板与目镜组成，调节望远镜应先调节目镜使3剖面的‘’形叉丝清晰可见，然后再调叉丝套筒使 5 剖面的‘’形亮线经平面镜的反射像也清晰可见，且与‘’形叉丝无视差。

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（2）平行光管

平行光管由狭缝与透镜组成，其结构如上图。若将狭缝调到透镜

的焦平面上，则可得平行光，这时可在望远镜视场中看见清晰的狭缝

像，且与‘’形叉丝无视差，然后再调节缝宽约１m