光柵常數(shù)的實驗報告

1、光柵常數(shù)的實驗報告作者:日期:得分教師簽名批改日期一、實驗設計方案1、實驗目的1.1、了解光柵的分光特性；1.2、掌握什么是光柵常數(shù)以及求光柵常數(shù)的基本原理與公式；1.3、掌握一種測量光柵常數(shù)的方法。2、實驗原理2.1、測量光柵常數(shù)光柵是由許多等寬度a （透光部分）、等間距b （不透光部分）的平行縫組成 的一種分光元件。當波長為入的單色光垂直照射在光柵面上時， 則透過各狹縫的 光線因衍射將向各方向傳播，經(jīng)透鏡會聚后相互干涉，并在透鏡焦平面上形成一 系列間距不同的明條紋。根據(jù)夫瑯和費衍射理論，衍射光譜中明條紋的位置由下 式?jīng)Q定：(2.1.1)(a+b) sin k=k 入(k=0， 1， 2，)

2、式中a+b=dW為光柵常數(shù)，k為光譜級數(shù)， k為第k級譜線的衍射角。見圖, k=0對應于 =0，稱為中央明條紋，其它級數(shù)的譜線對稱分布在零級譜線的兩側。 如果入射光不是單色光，則由式（）可知，入不同， k也各不相同, 于是將復色光分解。而在中央k=0， k=0處，各色光仍然重疊在一起，組成中央明條紋。在中央明條紋兩側對稱地分布k=1，2,級光譜線，各級譜線都按波 長由小到大，依次排列成一組彩色譜線，如圖所示。根據(jù)式（）,如能測出各種波長譜線的衍射角k，則從已知波長入的大小，可以算出光柵常數(shù)d; 反之，已知光柵常數(shù)d， 則可以算出波長入。本試 驗則是已知波長入求光 柵常數(shù)。2.2、注意事項、光源

3、必須垂直 入射光柵，否則會引起較 大的誤差。入射光一級明羞射英期條一攝朗條271=4 I、所有裝置盡量 處于同一水平面上，這樣 才能發(fā)生明顯的衍射。2.3、實驗裝置實驗裝置說明：鈉燈提供光源，光通過光柵后到達屏上，并通過光傳感器傳到計算機中，我 們手動屏，是光傳感器能接收并將其數(shù)據(jù)傳到計算機上，而我們轉動的角度會通過轉動傳感器傳給計算機（不過要加以計算，有 60倍的關系）。2.4、選用儀器實驗儀器名稱型號主要參數(shù)用途750 接口CI 7650阻抗1 M Q。最 大的有效輸入 電壓范圍土 10V數(shù)據(jù)米集處理計算機和DataStudioCI6874數(shù)據(jù)采集平臺、數(shù)據(jù)處理光譜分光計OS 8539鈉燈

4、入=5396?入=5390?入=5393?提供光源高靈敏度光傳感器CI 6604敏感光譜區(qū)：320nm1100nm輸出電壓：05V數(shù)據(jù)采集轉動傳感器CI 6538數(shù)據(jù)采集二、實驗內容及具體步驟：1測量光柵常數(shù)1.1檢查儀器是否齊全、完好，然后打開鈉光燈預熱（直到顯示紫色光 時才能使用）。1.2打開DataStudio軟件，創(chuàng)建一個新實驗。1.3在DataStudio軟件的窗口中設置750接口的傳感器連接，并設置采 樣率和測量數(shù)據(jù)種類。1.4在DataStudio軟件的窗口打開一個圖表，選擇相應的橫坐標和縱坐 標（分別是轉過的角度和光強）。1.5用鈉光燈水平照射光柵，并調節(jié)光柵及支架，使其保證在

5、同一水平 面上并能發(fā)生明顯衍射。1.6當在板上能看到明顯的衍射時，轉動角度盤，同時啟動DataStudio軟 件采集數(shù)據(jù)。1.7用DataStudio軟件進行相關運算（注：轉盤轉動的角度是板實際轉 過角度的60倍，所以用此軟件處理橫坐標y=x/60），再導出圖片保存。三、數(shù)據(jù)記錄及數(shù)據(jù)處理 實驗過程中采集數(shù)據(jù)如下三個圖所示:圖一圖籌魁爭15MiU 幣 192022 加 26 2Syo ooooooooo$5432 1tt富垂堪巴V密療.塁圖三由上三個圖可以讀出？的值：第一次測量：？=20.738o第二次測量：？=20.744 o第三次測量：？= 20.764 o數(shù)據(jù)記錄如下表格所示:測量次數(shù)1

6、23? （度）20.73820.74420.764由（a+b） sin k=k入這個公式可以求出光柵常數(shù)，其中 a+b=d稱為光柵常 數(shù)，k為光譜級數(shù)， k為第k級譜線的衍射角。計算：在實驗中我們測量的是第一光譜級數(shù)貝U k=1，入=5393?=53.93nm 用計算器計算每次測量的sin k，Sin k1=0.354Sin k2=0.354Sin k3=0.355d仁 k 入 / sin k=152.345d2= k 入 / sin k=152.345d3= k 入 / sin k=151.915光柵常數(shù)的平均值為 d = (d1+d2+d3) /3=152.202nm四、實驗結論本實驗根據(jù)

7、公式（a+b） sin k=k入（k=0，土 1 , 2,）計算出光柵常數(shù) 為 152.202nm。五、實驗總結實驗感想：總體說來，這個實驗還是完成的不錯，但是在實驗過程中還是遇 到了一些問題，本來這些問題是可以避免的，可以說是由于粗心也可以說是由于 沒有預習好，在此處提出來，希望自己可以加以改進。首先把750接口處連錯了， 1、2號通道連反了，所以當時只能記錄向自身方向旋轉的數(shù)據(jù)，由此得出，在 以后做實驗的時候不要偷懶，每一個步驟都要確認自己弄好，不要盲目的認為以 前的人做過，所以那些基本的線路連接一定是正確的。經(jīng)過這次實驗，我要徹底 的改變這種思想。所謂實驗，就是需要自己去研究每一個實驗步驟。 但是在此處, 我還是有一個不明白的地方，不是說750接口的通道是相同的嗎？為什么連反了 過后只能測單向的光強。這可能是750接口內部結構的原因，在試驗過程中我并 沒有研究出來，這一點，還得老師指導。誤差分析與改進：實驗結果如上所示，誤差還是存在的。雖說此實驗用傳感 器來采集了比較準確的數(shù)據(jù)，但是我們在進行數(shù)據(jù)處理的時候，有一個步驟需要 我們還讀數(shù)，找出圖中兩明條紋之間的距離，這樣讀數(shù)造成了較大的誤差，因此, 我建議在電腦上取數(shù)據(jù)的時