文档介绍：分光计调整及光栅常数测量实
验报告南昌大学
南 昌 大 学 物 理 实 验 报 告
课程名称： 大学物理实验
实验名称： 光栅衍射实验
学院： 机电工程学院 专业班级： 能源与
动力工程 162 班
学生姓名： 韩杰 学号： 5902616051
实验地点： 基础实验大楼 座位号：
一、 实验目的：
。
。
。
二、 实验原理：
分光镜，平面透射光栅，低压***灯（连镇流器
三、 实验仪器：
光栅是由一组数目很多的相互平行、等宽、等间距的狭缝(或
刻痕)构成的,是单缝的组合体,其示意图如图 1 所示。原制
光栅是用金刚石刻刀在精制的平面光学玻璃上平行刻划
而成。光栅上的刻痕起着不透光的作用,两刻痕之间相当
于透光狭缝。原制光栅价格昂贵,常用的是复制光栅和全
息光栅。图 1 中的 为刻痕的宽度, 为狭缝间宽度, 为相邻
两狭缝上相应两点之间的距离,称为光栅常数。它是光栅
基本常数之一。光栅常数 的倒数 为光栅密度,即光栅的
单位长度上的条纹数,如某光栅密度为 1000 条/毫米,即每
毫米上刻有 1000 条刻痕。
图 1 光 栅 片 示 意 图
图 2 光线斜入射时衍射光路
图 3 光栅衍射光谱示意图 图 4 载
物台
当一束平行单色光垂直照射到光栅平面时，根据夫琅和费
衍射理论，在各狭缝处将发生衍射，所有衍射之间又发生
干涉，而这种干涉条纹是定域在无穷远处，为此在光栅后
要加一个会聚透镜，在用分光计观察光栅衍射条纹时，望
远镜的物镜起着会聚透镜的作用,相邻两缝对应的光程差
为
（1）
出现明纹时需满足条件
（2）
（2）式称为光栅方程，其中： 为单色光波长；k 为明纹级数。
由（2）式光栅方程，若波长已知，并能测出波长谱线对
应的衍射角 ，则可以求出光栅常数 d 。
在 =0 的方向上可观察到中央极强，称为零级谱线，其它
谱线，则对称地分布在零级谱线的两侧，如图 3 所示。
如果光源中包含几种不同波长，则同一级谱线中对不同的
波长有不同的衍射角，从而在不同的位置上形成谱线，称
为光栅谱线。对于低压***灯，它的每一级光谱中有 4 条谱
线：
紫色 1=; 绿色 2=; 黄色两条 3= 和
4=。
衍射光栅的基本特性可用分辨本领和色散率来表征。
角色散率 D（简称色散率）是两条谱线偏向角之差Δ 两
者波长之差Δ 之比：
（3）
对光栅方程微分可有
（4）
由（4）式可知，光栅光谱具有如下特点：光栅常数 d 越小，
色散率越大；高级数的光谱比低级数的光谱有较大的色散
率；衍射角很小时，色散率 D 可看成常数，此时，Δ 与Δ
成正比，故光栅光谱称为匀排光谱。
四、 实验内容和步骤：
1．分光计的调整：
调整分光计就是要达到望远镜聚焦于无穷远处；望远镜和平行光管的中心光轴一定要与分光计的中心轴相互垂直，
平行光管射出的光是平行光。
（1）调望远镜