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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
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
dsinsinim
（1）
为衍射光谱的级次，0,1,2,，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，i0，则上式变为
dsinm
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
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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(sin2cos
??-??
2)=mλ
（3）
易得，当??-
??=0时，
最小，记为δ，则()
变
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为
2dsinm,m0,1,2,3,
（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
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。
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。
水银灯波长如下表
颜色
紫
绿
黄
红
波长/nm
（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
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（4）用最小偏向角法测定波长