光栅衍射实验实验报告.doc

工物系 核 11 李敏 2011011693 实验台号 19
光栅衍射实验
一、 实验目的
（1） 进一步熟悉分光计的调整与使用；
（2） 学****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
测定光栅常数和光波波长
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 。从 B 点引两条垂
线到入射光和出射光。如果在 F 处产生了一个明条纹，其
光程差 CA AD 必等于波长 的整数倍，即
d sin sin i m
（ 1）
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。
若光线为正入射， i 0 ，则上式变为
d sin 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波长。

m ，已知波长求光栅常数或已知光栅常数求
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 d(sin ??+ sin ??)= ????。以 = φ+ ι
为偏向角，则由三角形公式得
2d (sin 2 cos
??-??
2 ) = mλ
（3）
易得，当 ??-
??= 0时，
最小，记为 δ，则 ()
变
为
2d sinm , m 0, 1, 2, 3,
（4）
2
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（ 4）
算出波长 λ。
三、
实验仪器
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。
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。
水银灯
水银灯波长如下表
颜色
紫
绿
黄
红








波长 /nm






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
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。
四、 实验任务
（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。
°
（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。
五、 实验