光栅衍射实验总结.doc

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1、光栅衍射实验总结　　光栅衍射实验总结光栅衍射实验实验报告工　　一、核核11李敏xx011693实验台号19光栅衍射实验实验目的　　（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；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2.1测定光栅常数和光波波长成如右图所示，有一束平行光与光栅的法线成i角，入射到光栅上产生衍射；出射光夹角为角，入射到光栅上产生衍射；出射光夹角为?。　　从B点引两条垂线到入射光和出射光。　　如果在点引两条垂线到入射光和出射光。　　如果在F处产生了一个明

2、条纹，其光程差CA?AD必等于波长?的整数倍，即d?sin??sini??m?　　（1）m为衍射光谱的级次，0,?1,?2,?3?.由这个方程，知道了d,?,i,?中的三个量，可以推出另外一个。　　中的三个量，可以推出另外一个。　　若光线为正入射，i?0，则上式变为dsin?m?m?　　（2）其中?m为第m级谱线的衍射角。　　据此，可用分光计测出衍射角?m，已知波长求光栅常数或已知光栅常数求波长。　　，已知波长求光栅常数或已知光栅常数求波长。　　2.2用最小偏向角法测定光波波长如右图。　　入射光线与m级衍射光线位于光栅法线同侧，　　（1）式中应取加号，即dsin??+sin??=????

3、。　　以Δ=φ+ι为偏向角，则由三角形公式得2dsin2cosΔ?????2=mλ　　（3）易得，当?????=0时，?最小，记为δ，则(2.2.1)变为2dsin?2?m?,m?0,?1,?2,?3,?　　（4）数由此可见，如果已知光栅常数d，只要测出最小偏向角δ，就可以根据（，只要测出最小偏向角δ，就可以根据　　（4）算出波长λ。　　三、实验仪器3.1分光计在本实验中，分光计的调节应该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。　　在本实验中，分光计的调节应该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。　　3

4、.2光栅调节光栅时，调节小平台使光栅刻痕平行于分光计主轴。　　放置光栅时应该使光栅平面垂直于小平台的两个调水平螺钉的连线。　　调节光栅时，调节小平台使光栅刻痕平行于分光计主轴。　　放置光栅时应该使光栅平面垂直于小平台的两个调水平螺钉的连线。　　3.3水银灯1.水银灯波长如下表2.使用注意事项　　（1）水银灯在使用中必须与扼流圈串接，不能直接接220V电源，否则要烧电源，否则要烧毁。　　（2）水银灯在使用过程中不要频繁启闭，否则会降低其寿命。　　（3）水银灯的紫外线很强，不可直视。　　实验任务　　四、　　（1）调节分光计和光栅使满足要求。　　（2）测定i=0时的光栅常数和光波波长。　　时的

5、光栅常数和光波波长。　　（3）测定i=15°时的水银灯光谱中波长较短的黄线的波长　　（4）用最小偏向角法测定波长较长的黄线的波长。　　（选作）　　五、实验数据记录与处理1．i=0时，测定光栅常数和光波波长光栅编号；?仪=；入射光方位?10=；?20=。　　2.i=15°时，测量波长较短的黄线的波长　　五、数据记录见附页　　六、数据处理6.1d和?不确定度的推导不确定度的推导　　（1）d的不确定度d?m?sin?mlnd?lnm??lnsin?mcos?m?lnd1??????msin?mtan?m??m?d?lnd2?lnd2?()(??m)???m?d??m??mm　　（2）?的不确定

6、度??dsin?m/mln??lnd?ln(sin?m)?lnmcos?m?ln?1????msin?mtan?m?ln?1??dd????由以上推导可知，测量d时，在??m一定的情况下，?m越大d的偏差越小。　　但是?m大时光谱级次高，谱线难以观察。　　所以要各方面要综合考虑。　　大时光谱级次高，谱线难以观察。　　所以要各方面要综合考虑。　　而对?的测量，也是?m越大不确定度越小。　　综上，在可以看清谱线的情况下，应该尽量选择级次高的光谱观察，以减小误差。　　综上，在可以看清谱线的情况下，应该尽量选择级次高的光谱观察，以减小误差。　　6.2求绿线的d和?并计算不确定度1）二级光谱下由由

7、d?m?，代入数据?m=19°2′，可得d?3349.1nmsin?m又由??m?d?lnd2?lnd?()(??m)2???m?d??m??mm，??m=2’得?d=3349.1*[2?/(60*180)]/tan(19°2)=0.6nmd?(3349.1±5.7)nm而实验前已知光栅为300线每毫米，可见测量结果与实际较吻合。　　线每毫米，可见测量结果与实际较吻合。　　再用d求其他光的???dsin?m/m????对波长较长的黄