光栅常数的实验报告

1、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 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）sink=k （k=0，± 1，± 2，）（2.1.1）式中 a

2、+b=d称为光栅常数， k为光谱级数， k为第 k级谱线的衍射角。见图 2.1.2，k=0对应于 =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， 不同， k也各不相同，于是将复色光分解。而在中央 k=0， k=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。根据式（2.1.1），如能测出各种波长谱线的衍射角 k，则从已知波长 的大小，可以算出光栅常数 d；反之，已知光栅常数d，则可以算出波长 。本试验则是已知波

3、长 求光栅常数。2.2、注意事项2.2.1、光源必须垂直入射光栅，否则会引起较大的误差。2.2.2、所有装置尽量处于同一水平面上， 这样才能发生明显的衍射。图 2.1.2光栅衍射谱2.3、实验装置光栅（分光）750 接口钠灯光传感器转动传感器计算机和数据处理软件 DataStudio实验装置说明：钠灯提供光源， 光通过光栅后到达屏上， 并通过光传感器传到计算机中， 我们手动屏，是光传感器能接收并将其数据传到计算机上， 而我们转动的角度会通过转动传感器传给计算机（不过要加以计算，有 60 倍的关系）。2.4、选用仪器实验仪器名称型号主要参数用途750 接口CI7650阻抗 1 M。最数据采集处理

4、大的有效输入电压范围± 10V计算机和CI6874数据采集平台、DataStudio数据处理光谱分光计OS8539钠灯=5396?提供光源=5390?=5393?高灵敏度光传感CI6604敏感光谱区：数据采集器320nm1100nm输出电压： 05V转动传感器CI6538数据采集二、实验内容及具体步骤：1、测量光栅常数1.1 检查仪器是否齐全、完好，然后打开钠光灯预热（直到显示紫色光时才能使用）。1.2 打开 DataStudio 软件，创建一个新实验。1.3 在 DataStudio 软件的窗口中设置750 接口的传感器连接，并设置采样率和测量数据种类。1.4 在 DataStud

5、io 软件的窗口打开一个图表，选择相应的横坐标和纵坐标（分别是转过的角度和光强） 。1.5 用钠光灯水平照射光栅，并调节光栅及支架，使其保证在同一水平面上并能发生明显衍射。1.6 当在板上能看到明显的衍射时， 转动角度盘，同时启动 DataStudio 软件采集数据。过角度的1.7 用 DataStudio 软件进行相关运算（注：转盘转动的角度是板实际转60 倍，所以用此软件处理横坐标y=x/60），再导出图片保存。三、数据记录及数据处理实验过程中采集数据如下三个图所示：图一图二图三由上三个图可以读出? 的值：第一次测量：?=20.738o第二次测量：?=20.744 o第三次测量：?= 20

6、.764 o数据记录如下表格所示：测量次数123? （度）20.73820.74420.764由（ a+b） sin k=k这个公式可以求出光栅常数，其中 a+b=d 称为光栅常数， k 为光谱级数， k 为第 k 级谱线的衍射角。计算：在实验中我们测量的是第一光谱级数则 k=1，=5393?=53.93nm用计算器计算每次测量的 sin k，Sin k1=0.354Sin k2=0.354Sin k3=0.355d1= k/ sink=152.345d2= k/ sink=152.345d3= k/ sink=151.915光栅常数的平均值为d =（ d1+d2+d3）/3=152.202n

7、m四、实验结论本实验根据公式（ a+b）sink=k （k=0，± 1，± 2，）计算出光栅常数为 152.202nm。五、实验总结实验感想：总体说来，这个实验还是完成的不错， 但是在实验过程中还是遇到了一些问题， 本来这些问题是可以避免的， 可以说是由于粗心也可以说是由于没有预习好，在此处提出来，希望自己可以加以改进。 首先把 750 接口处连错了，1、2 号通道连反了，所以当时只能记录向自身方向旋转的数据，由此得出，在以后做实验的时候不要偷懒， 每一个步骤都要确认自己弄好， 不要盲目的认为以前的人做过， 所以那些基本的线路连接一定是正确的。 经过这次实验， 我要彻底的改变这种思想。 所谓实验，就是需要自己去研究每一个实验步骤。 但是在此处，我还是有一个不明白的地方， 不是说 750 接口的通道是相同的吗？为什么连反了过后只能测单向的光强。 这可能是 750 接口内部结构的原因， 在试验过程中我并没有研究出来，这一点，还得老师指导。误差分析与改进： 实验结果如上所示， 误差还是存在的。 虽说此实验用传感器来采集了比较准确的数据， 但是我们在进行数据处理的时候， 有一个步骤需要我们还读数，找出图中两明条纹之间的距离， 这样读数造成了较大的误差， 因此，我建议在电脑