《目测法测量光栅常数》

《《目测法测量光栅常数》》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、评分：大学物理实验设计性实验实验报告实验题目：目测法测量光栅常数班级：电信06-1姓名：李培辛学号：18指导教师：王德明茂名学院技术物理系大学物理实验室实验日期：2007年11月29日实验17《目测法测透射光栅常数》实验提要实验课题及任务《目测法测透射光栅常数》实验课题任务是，给定一个光栅和光源(如汞灯、钠灯或激光器等)，根据光源的已知光谱，在没有分光计和其它测量仪器的情况下，仅利用米尺和自制实验器材，结合直接目视法，测量透射光栅的光栅常数。该实验还可以已知光栅常数测量未知谱线的波长。学生根据自己

2、所学知识，设计出《目测法测透射光栅常数》的整体方案，内容包括：(写出实验原理和理论计算公式；选择测量仪器；研究测量方法；写出实验内容和步骤。)然后根据自己设计的方案，进行实验操作，记录数据，做好数据处理，得出实验结果。按书写科学论文的要求写出完整的实验报告。设计要求⑴通过在实验室用目测的方式观察光栅的衍射现象，绘制出光路图，通过对光路图的分析，找出光栅方程与光路图中的那些物理量(即待测量的物理量)有关，根据光栅方程和待测物理量的关系推导出计算公式，写出该实验的实验原理。(注：这一步是本实验的关键所

3、在，得先到实验室观察实验现象，通过实验现象的观察，绘制出光路图，分析论证，找出规律，才能写出实验原理。)⑵选择实验测量仪器，仅限于光栅、米尺(10m/0.005m或3m/0.001m)、光源(汞灯、钠灯或激光器)的选择，可以自制辅助器件。⑶设计出实验方法和实验步骤，要具有可操作性。⑷测量时那些物理量可以测量一次，那些物理量必须得多次测量，说明原理。⑸实验结果用标准形式表达，即用不确定度来表征测量结果的可信赖程度。实验仪器的选择及提示⑴光栅：实验室给定，光栅参数为：300/mm⑵米尺：3m/0.00

4、1m或10m/0.005m任选，⑶光源：钠灯、汞灯、激光器，任选。⑷可以自制实验器材，如带刻度的条型光屏，也可以借助现有实验室的条件。实验所用公式及物理量符号提示⑴光栅方程:(k=0、1、2、3、……)式中(其中为光栅缝宽，为相邻缝间不透明部分的宽度)为相邻狹缝之间的距离，称为光栅常数，为光波波长，为衍射光谱线的级次。⑵用表示谱线到0级谱线的距离，用表示光栅到0级谱线的垂直距离。评分参考(10分)⑴通过观察实验现象，找出实验规律，画出光路图，1.5分；⑵正确的写出实验原理和计算公式，2分；⑶正确的

5、选用仪器和测量方法，1分；⑷写出实验内容及步骤，2分；⑸制作实验器材和实验室条件的合理应用，1分；⑹写出完整的实验报告，2.5分；(其中实验数据处理，1分、实验结果，0.5分，整体结构，1分)学时分配实验验收，3学时，在实验室内完成；教师指导(开放实验室)和开题报告2学时；提交整体设计方案时间学生自选题后2～3周内完成实验整体设计方案并提交。提交整体设计方案，要求电子版，用电子邮件发到指导教师的电子邮箱里。思考题⑴光栅与光源之间的距离多远比较合适？⑵眼睛与光栅的距离对测量有没有影响？⑶光屏和光源是

6、否一定要在一个平面内？⑷光栅与光屏的距离测量，该实验应采用单次测量还是多次测量？单次测量能否满足测量精度的要求？参考文献参阅各实验书籍中的夫琅和菲衍射原理及光栅衍射原理。几何光学，人眼睛的光学原理。目测法测透射光栅常数（电信06-1李培辛）一目的要求1.了解光栅的主要特性2.掌握测光栅常数的方法3.培养我们的思考能力和操作能力。二仪器用具卷尺，透射光栅（光栅参数为：300/mm），汞灯,纸带三实验原理对光栅中每一条透光缝,由于衍射,都将在屏幕上呈现衍射图样.而由于各缝发出的衍射光都是相干光,所以还

7、会产生缝与缝之间的干涉效应,因此,光栅的衍射条纹是衍射和干涉的总效果.入射光OQ'图1(透射式平面衍射光栅截面示意图)图1为透射式平面衍射光栅实验的示意图.设不透光的宽度为a，透光宽度为b,则式d=(a+b)(1)为相邻两缝之间的距离,叫做光栅常数.一般光栅常数药为10-5~10-6m的数量级.在上图中,试选取任意相邻两透光缝来分析,设这相邻两缝发出的沿衍射角方向的光,被透镜会聚于点Q,若它们的光程差(a+b)sin恰好是入射光波长的整数倍,由式dsin=k可知,这两光线为干涉加强,显然,其他任意

8、相邻两缝沿方向光程差也等于的整数倍,它们的干涉效果也都是相互加强的.所以总起来看,光栅衍射明条纹的条件是衍射角必须满足下列关系式:(a+b)sin=k,k=0,1,2,...(2)上式通常称为光栅方程.式中对应于k=0的条纹叫中央明纹.k=1,2,...的明纹分别叫第一级明纹,第二级明纹......明纹.正负号表示各级明纹对称分布在中央明纹两侧.光栅常数的测量该实验其实是人的眼睛透过光栅观察激光,由于灯光透过光栅发生衍射,使人看到有多个像在激光灯两边,这些像其实是虚像.如图3所示：