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物理,,,求光栅常数d

更新时间:发布时间:作者:昱昱最可爱

物理,,,求光栅常数d】在光学实验中,光栅是一种非常重要的器件,用于分光和测量波长。光栅由大量等间距的平行刻线组成,其关键参数之一是光栅常数 d,即相邻两刻线之间的距离。通过实验可以测量出光栅常数 d 的值,从而为后续的光谱分析提供基础数据。

一、实验原理

光栅方程是计算光栅常数 d 的基本公式:

$$

d \sin\theta = k\lambda

$$

其中:

- $ d $ 是光栅常数(单位:米或毫米)

- $ \theta $ 是衍射角(从中央明纹到某一级明纹的角度)

- $ k $ 是光谱级次(如 k=1, 2, 3…)

- $ \lambda $ 是入射光的波长(单位:米)

通过测量不同级次下的衍射角 θ 和已知波长 λ,可以反推出光栅常数 d。

二、实验步骤简述

1. 准备仪器:光具座、光栅、光源(如钠光灯)、望远镜或分光计。

2. 调整装置:将光栅垂直放置于光路中,确保光线垂直入射。

3. 测量角度:利用分光计或望远镜测量各级明纹对应的衍射角 θ。

4. 记录数据:记录不同级次 k 对应的 θ 值,并知道 λ 的数值。

5. 计算 d:根据光栅方程计算 d 的平均值。

三、实验数据与结果

实验次数 光谱级次 $ k $ 衍射角 $ \theta $(度) 波长 $ \lambda $(nm) 计算得到的 $ d $(μm)
1 1 12.5 589.3 2.46
2 1 12.7 589.3 2.43
3 2 25.0 589.3 2.45
4 2 24.8 589.3 2.47
5 3 38.0 589.3 2.44

平均光栅常数 d = 2.45 μm

四、结论

通过实验测量并计算,得到了光栅常数 d 的平均值为 2.45 微米。该值反映了光栅的刻线密度,是光栅性能的重要指标。实验过程中需注意准确测量衍射角,并选择合适的波长进行计算,以提高精度。

备注:本实验数据为模拟数据,实际实验中需根据具体设备和环境调整测量方式。

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