实验目的掌握光栅测波长的基本原理和方法了解光栅的构造及其特性学习使用光栅分光计测量光的波长实验原理光栅是一种具有大量平行、等宽、等距的狭缝的光学元件。当一...

实验目的掌握光栅测波长的基本原理和方法了解光栅的构造及其特性学习使用光栅分光计测量光的波长实验原理光栅是一种具有大量平行、等宽、等距的狭缝的光学元件。当一束单色光垂直入射到光栅上时，会在光栅后方的屏幕上产生一系列的明暗相间的条纹，这种现象称为光的衍射。根据夫琅禾费衍射理论，当光栅的狭缝宽度远小于光的波长时，衍射条纹的间距与光的波长成正比，与光栅的狭缝宽度成反比。因此，通过测量衍射条纹的间距和已知的光栅狭缝宽度，可以计算出光的波长。实验装置与材料光栅分光计包括光源、光栅、屏幕、测微目镜等部件单色光源如钠灯、汞灯等测量工具测微目镜、螺旋测微器等实验步骤实验准备将光栅分光计放置在稳定的桌面上，调整光源、光栅和屏幕的位置，使光源发出的光垂直入射到光栅上，并在屏幕上形成清晰的衍射条纹调整光栅旋转光栅至合适的位置，使屏幕上出现明显的衍射条纹。注意保持光栅的平面与光源和屏幕平行选择单色光源选择合适的单色光源，如钠灯或汞灯。将单色光源放置在光源位置，调整其高度和角度，使光线垂直入射到光栅上观察衍射条纹在屏幕上观察衍射条纹，注意条纹的清晰度和对称性。调整屏幕与光栅的距离，使衍射条纹的间距适中，便于测量测量衍射条纹间距使用测微目镜或螺旋测微器测量相邻两条亮纹或暗纹之间的距离。为提高测量精度，可以多次测量不同位置的条纹间距并取平均值记录数据记录测量得到的衍射条纹间距、光栅的狭缝宽度以及使用的单色光源的波长计算波长根据光栅测波长的公式，计算实验中使用的单色光源的实际波长。公式如下：(\lambda = \frac{d \cdot \sin\theta}{n})其中，(\lambda) 为光的波长，(d) 为光栅的狭缝宽度，(\theta) 为衍射角（即光线与光栅法线的夹角），(n) 为衍射条纹的级数（通常选择一级或二级条纹进行测量）。比较实验测量得到的波长与单色光源的标称波长，分析误差来源并讨论可能的改进措施实验结果与分析记录实验中测量得到的衍射条纹间距、光栅的狭缝宽度以及使用的单色光源的波长| 单色光源 | 光栅狭缝宽度 (d) (μm) | 衍射条纹间距 (s) (mm) | 测量波长 (\lambda_{\text{measured}}) (nm) | 标称波长 (\lambda_{\text{nominal}}) (nm) | 钠灯 50 1.20 589.3 589.0 汞灯 50 0.80 435.8 435.8 误差分析分析实验测量得到的波长与标称波长之间的差异，可能的原因包括光栅的制造误差、测量误差、光源的不稳定性等。为了提高测量精度，可以采取以下措施：使用更高精度的测量工具、优化光路调整、选择更稳定的单色光源等实验结论通过光栅测波长实验，我们掌握了光栅测波长的基本原理和方法，并成功测量了两种单色光源的波长。实验结果表明，实验测量值与标称值基本一致，但存在一定误差。通过误差分析，我们提出了改进措施以提高测量精度实验注意事项在实验过程中要保持光路稳定，避免光栅、光源和屏幕之间的相对位置发生变化选择合适的单色光源和光栅确保衍射条纹清晰可见且易于测量在测量衍射条纹间距时要注意避免视差和测量误差。可以使用测微目镜或螺旋测微器等工具进行精确测量实验结束后要整理好实验器材，保持实验桌面的整洁。同时要做好实验数据的记录和分析工作，以便后续的数据处理和分析