光栅常数的实验报告.doc

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λ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）sinφk=kλ（k=0，±1，±2，…） （2.1.1）式中a+b=d称为光栅常数，k为光谱级数，φk为第k级谱线的衍射角见图2.1.2，k=0对应于φ=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，λ不同，φk也各不相同，于是将复色光分解而在中央k=0，φk=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φk，则从已知波长λ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λ本试验则是已知波长λ求光栅常数图2.1.2 光栅衍射谱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 2.3、实验装置光栅（分光）750接口 钠灯光传感器计算机和数据处理软件DataStudio转动传感器实验装置说明： 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CI—7650阻抗1 MΩ最大的有效输入电压范围±10 V数据采集处理计算机和DataStudioCI6874——数据采集平台、数据处理光谱分光计OS—8539————钠灯——λ=5396Åλ=5390Å△λ=5393Å提供光源高灵敏度光传感器CI—6604敏感光谱区：320nm—1100nm输出电压：0—5V数据采集转动传感器CI—6538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DataStudio 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 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过角度的60倍，所以用此软件处理横坐标y=x/60），再导出图片保存3、 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ø的值： 第一次测量： ø=20.738º 第二次测量： ø=20.744 º 第三次测量： ø= 20.764º数据记录如下表格所示：测量次数123Ø（度）20.73820.74420.764 由（a+b）sinφk=kλ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，φk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，λ=5393Å=53.93nm用计算器计算每次测量的sinφk， Sinφk1=0.354 Sinφk2=0.354 Sinφk3=0.355 d1= kλ/ sinφk=152.345 d2= kλ/ sinφk=152.345 d3= kλ/ sinφk=151.915 光栅常数的平均值为 d =（d1+d2+d3）/3=152.202nm4、 实验结论 本实验根据公式（a+b）sinφk=kλ（k=0，±1，±2，…）计算出光栅常数为152.202nm5、 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，我建议在电脑上取数据的时候可以用直尺来大概量取一下，这样会减小认为误差 通过这个实验，让我对光栅衍射有了更多的认识实验设计方案（40分）实验操作与数据记录（30分）数据分析与结果陈述（15~20分）实验总结（10~15分）总分指导教师批阅意见：成绩评定：在高温或低温情况下进行的高处作业高温是指作业地点具有生产性热源，其气温高于本地区夏季室外通风设计计算温度的气温2℃及以上时的温度低温是指作业地点的气温低于5℃。