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光栅衍射实验预****报告
自23 黄付卓 2002011878
衍射光栅是一种分光用的
光栅衍射实验预****报告 自23 黄付卓 2002011878
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光栅衍射实验预****报告
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衍射光栅是一种分光用的光学元件。它不仅用于光谱学，还广泛用于计量、光通信、信息处理等方面。本实验中通过通过测定光栅常数及光波波长，可对光栅的特性有一初步了解。
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
1、测定光栅常数和光波波长
光栅上的刻痕起着不透光的作用。一理想的光栅可看作是许多平行的、等距离的和等宽的狭缝。刻痕间的距离称为光栅常数。
设有一光栅常数的光栅。有一束平行光与光栅法线成角度，入射光栅产生衍射，如图所示：
如果在入射角为的方向上由于光振动的加强而在F处产生了一个明条纹，则光程差必等于波长λ的整数倍，即：
入射光线和衍射光线都在光栅法线的同侧时，上式等号左边括号内取正号；两者分居法线异侧时取负号。为衍射光谱级次，符号取决于程差的符号。
在光线正入射的情形下，，则上式变成：
式中为第级谱线的衍射角。据此可用分光计测出衍射角，从已知波长可以测出光栅常数。反之，如已知光栅常数，则可测出波长λ。
2、用最小偏向角法测定光波波长λ
如图所示，波长为λ的光束入射在光栅上，入射角为，若与入射线同在光栅法线一侧的及衍射光的衍射角为，则可得：
若以Δ表示入射光与第级衍射光的夹角，称为偏向角，则：
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显然，Δ随入射角而变；当时Δ为一极小值，记作δ，称为最小偏向角。并且仅当在入射光和衍射光处于法线同侧时才存在最小偏向角。此时：
代入，得：
由此可见，如已知光栅常数，只要测出最小偏向角δ，就可根据上式算出波长λ。
三、实验仪器
1、分光计
本实验中，分光计的调整应满足：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。
2、光栅
光栅上有许多平行的、等距离的刻线。在本实验中，应使光栅刻线与分光计主轴与分光计主轴垂直，否则会影响测量结果。
四、实验任务
1、调整分光计和光栅以满足测量要求
2、在光线垂直入射的情形下，即时，测定光栅常数和光波波长
（1）使光栅平面与平行光管的光轴垂直
调节方法：先将望远镜的竖叉丝对准零级谱线的中心，从刻度盘读出入射光的方位；再测出同一m级左右两侧一对衍射谱线的方位角，分别计算出它们与入射光的夹角，如果二者之差不超过α′角度，就可以认为是垂直入射。
（2）选衍射级次
由于，这里是某一级次为时的典型参数。所以，在光强允许的情况下，应使尽量大，这样可以减小λ的不确定度。
（3）测定