人豺光-级明条 &曳明基 ..吸母k- - J SQ ；■_ + I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入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） sin6k=k^（k=0，±1，±2，…） （2.1.1）式中a+b=d»为光栅常数，k为光谱级数，6k为第k级谱线的衍射角见图2.1.2, k=0对应于40，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，入不同，6k也各不相同， 于是将复色光分解而在中央k=0，6k=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6k，则从已知波长入的大 小，可以算出光栅常数d； 反之，已知光栅常数d， 则可以算出波长入本试 验则是已知波长入求光 栅常数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图2.1.2光栅衍射谱2.3、实验装置实验装置说明：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 MQ最 大的有效输入 电压范围±10V数据米集处理计算机和DataStudioCI6874数据米集平台、数据处理光谱分光计OS—8539钠灯入二5396A入二5390A△入二5393A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：0一5V数据米集转动传感器CI—6538数据米集二、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），再导出图片保存三、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:rlrl-2 6■-2 2 L® 6 AH ]2 10-- 6 4图二/ir：;i.■C4i .W/iJ：L■.'ir■■i：■Z5L4i ..土：ri：工■/l ■的 15]* 1i:1 ii•1!i 11i■ ii 1lI图三由上三个图可以读出0的值：第一次测量：0=20.738°第二次测量：0=20.744 °第三次测量：0= 20.764数据记录如下表格所示:测量次数1230 （度）20.73820.74420.764由（a+b）sin6k=m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，6k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,入=5393A=53.93nm用计算器计算每次测量的sin 6 k,Sin6k1=0.354Sin 6 k2=0.354Sin 6 k3=0.355d1= k 入/ sin6k=152.345d2= k 入/ sin6k=152.345d3= k 入/ sin6k=151.915光栅常数的平均值为d = (d1+d2+d3) /3=152.202nm四、 实验结论本实验根据公式（a+b） sin6k=m（k=0,±1,±2,…）计算出光栅常数 为 152.202nm五、 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指导教师批阅意见:成绩评定: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。