分光计的调整和光栅衍射实验报告

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

光栅衍射实验报告

4.10光栅的衍射

【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。

【实验原理】

衍射光栅简称光栅，是利用多缝衍射原理使光发生色散的一种光学元件。它实际上是一组数目极多、平行等距、紧密排列的等宽狭缝，通常分为透射光栅和平面反射光栅。透射光栅是用金刚石刻刀在平面玻璃上刻许多平行线制成的，被刻划的线是光栅中不透光的间隙。而平面反射光栅则是在磨光的硬质合金上刻许多平行线。实验室中通常使用的光栅是由上述原刻光栅复制而成的，一般每毫米约250~600条线。由于光栅衍射条纹狭窄细锐，分辨本领比棱镜高，所以常用光栅作摄谱仪、单色仪等光学仪器的分光元件，用来测定谱线波长、研究光谱的结构和强度等。另外，光栅还应用于光学计量、光通信及信息处理。 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，当一束单色光垂直照射在光栅上时，各狭缝的光线因衍射而向各方向传播，经透镜会聚相互产生干涉，并在透镜的焦平面上形成一系列明暗条纹。 如图1所示，设光栅常数d=AB的光栅G，有一束平行光与光栅的法线成i角的方向，入射到光栅上产生衍射。从B点作BC垂直于

光栅衍射实验报告

4.10光栅的衍射

【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。

【实验原理】

衍射光栅简称光栅，是利用多缝衍射原理使光发生色散的一种光学元件。它实际上是一组数目极多、平行等距、紧密排列的等宽狭缝，通常分为透射光栅和平面反射光栅。透射光栅是用金刚石刻刀在平面玻璃上刻许多平行线制成的，被刻划的线是光栅中不透光的间隙。而平面反射光栅则是在磨光的硬质合金上刻许多平行线。实验室中通常使用的光栅是由上述原刻光栅复制而成的，一般每毫米约250~600条线。由于光栅衍射条纹狭窄细锐，分辨本领比棱镜高，所以常用光栅作摄谱仪、单色仪等光学仪器的分光元件，用来测定谱线波长、研究光谱的结构和强度等。另外，光栅还应用于光学计量、光通信及信息处理。 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，当一束单色光垂直照射在光栅上时，各狭缝的光线因衍射而向各方向传播，经透镜会聚相互产生干涉，并在透镜的焦平面上形成一系列明暗条纹。 如图1所示，设光栅常数d=AB的光栅G，有一束平行光与光栅的法线成i角的方向，入射到光栅上产生衍射。从B点作BC垂直于

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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

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

大学物理实验

用分光计测棱镜玻璃的折射率 一、实验目的

1、掌握分光计的测量原理及调节方法 2、用自准法测三棱镜的顶角

3、用最小偏向角法测量棱镜玻璃的折射率 重点：分光计的调节方法 难点：分光计的测量原理

平行光管出射的平行光射向三棱镜的两个光学表面，用望远镜分别接收两表面的反射光，就可计算出两束光的夹角Φ。由几何关系可以证明Φ与三棱镜顶角A的关系为Φ = 2A 1.反射法测三棱镜顶角 二、实验原理

2.最小偏向角法测棱镜玻璃的折射率

平行光l1射向顶角为A的三棱镜的侧面AB，经过折射后由另一侧面AC射出，入射光l1与折射光l2的夹角δ称为偏向角。根据图中的几何关系与折射定理可得如下关系 2.最小偏向角法测棱镜玻璃的折射率

由上式可知，只要测出最小偏向角δmin和三棱镜顶角A，就可以计算出棱镜玻璃的折射率n。

三、实验仪器 JJY型分光计 双面镜 三棱镜 汞灯及电源

分光计的基本构造 四、实验内容 1、调节分光计

（1）调节的基本要求

分光计的调节有“三垂直”的几何要求和“三聚焦”的物理要求。 （2）调节的步骤

1）目测粗调“三垂直” 2）调叉丝对目镜聚焦 3）调望远镜对无穷远聚焦

4）调望远镜主光轴与分光计主轴垂直 5）调载物台

实验报告

陈杨PB05210097 物理二班实验题目:光栅单色仪的调整和使用实验目的:

1. 了解光栅单色仪的原理结构和使用方法。

2. 通过测量钨灯，钠灯和汞灯的光谱了解单色仪的特点。实验内容：

单色仪中等效会聚透镜的焦距f=500mm 光栅的面积64 64mm 2 光栅的刻划密度为1200 线/mm 1.钨灯发出的光波长与光强的关系

(1) 光电倍增管加-450V 的高压

480612560

490667614

500737653

510780672

520831679

530873663

540915628

550943579

(3) 透过率的规律：由原始数据可得下图

(4) 下表为相应波长的滤光片透过率

(5)相关分析:

可以看出，滤光片的透过率随入射光的波长变化而变化。波长位

于中间时，透过率比较大，本次实验中约为75% ；本次实验中，波长介于500nm 和550nm 之间时透过率随波长增大明显减小。

可以用薄膜干涉来解释：这里认为膜的折射率大于其两侧介质

(空气)的折射率，对膜的两个表面的反射光来说，是有半波损失的

此两束相干光若干涉相消，则可以增大透射光线的强度。光程差

2nh=m λ时干涉相消（m= ±1，±2，?）。对膜而言，折射率和厚度都是一定的，所以干涉级数和波长

实验二十 分光计的调整和三棱镜折射率的测定

【实验目的】

1．了解分光计的结构,掌握调节和使用分光计的方法。 2．了解测定棱镜顶角的方法。

3．用最小偏向角法测定棱镜玻璃的折射率。 【实验器材】

分光计、钠灯、三棱镜、双面平面镜。 【实验原理】

分光计是一种常用的光学仪器，实际上就是一种精密的测角仪，在几何光学实验中，主要用来测定棱镜角、光束的偏向角等，而在物理光学实验中，加上分光元件（棱镜、光栅）即可作为分光仪器，用来观察、测量光谱线的波长等。下面以学生型分光计（JJY型）为例，说明它的结构、工作原理和调节方法。

一、分光计的结构

分光计主要由底座、望远镜、平行光管、载物平台和刻度圆盘等几部分组成，

图5-11-1 分光计

1-狭缝装置 2-狭缝装置锁紧螺钉 3-平行光管 4-制动架（一） 5-载物台 6-载物台调节螺钉（3只） 7-载物台锁紧螺钉 8-望远镜 9-目镜锁紧螺钉 10-分划板 11-目镜调节手轮 12-望远镜仰角调节螺钉 13-望远镜水平调节螺钉 14-望远镜微调螺钉 15-转座与刻度盘制动螺钉 16-望远镜制动螺钉 17-制动架（二） 18-底座 19-转座 20-刻度盘 21-游标盘 22-游标盘微调螺钉 23-

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。

1

（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