I. 调节光栅平面（即刻痕所在平面）与平行光管垂直：在调好望远镜后， 将光栅放置在载物台上，使光栅平面大致垂直于望远镜，再用自准直法调节光 栅平面，知道从光栅平面反射回来的亮“＋”字像与分划板中心垂直线重合， 使光栅平面与平行光管光轴垂直。
II. 调节光栅使其刻痕与仪器转轴平行：松开望远镜的紧固螺丝，转动望远 镜，找到光栅的一级和二级衍射谱线，±1，±2，…级谱线分别位于 0 级谱线两 侧。调节各条谱线中点与分划板缘心重合，即使两边光谱等高。调好后，再返 回检查光栅平面是否与平行光管光轴垂直。，若有改变，则要反复调节，知道两 个条件均能满足。 2. 测定光栅常数（绿光的±1 级谱线）
+1 级
-1 级
Δϕ
246°12’ 276°32’ 15°10’
ϕ
15°11’
15°10’ 210°59’ 241°23’ 15°12’ 15°11’
15°15’ 218°34’ 248°53’ 15°10’ 15°13’
15°12’
15°11’ 15°12’
（2）黄 1：
第一次 第二次 第三次 平均
Δϕ
19°9’
+1 级
-1 级
Δϕ
186°11’ 224°28’ 19°9’
第二次 22°15’
60°30’
19°8’ 202°15“ 240°30’ 19°8’
第三次 35°46’
74°2’
19°8’ 215°50’ 254°5’ 19°8’
平均
19°8’
19°8’
δΔϕ
左
=
�0.00022
+
e2 3
左游标读数
+1 级
-1 级
25°58’
66°28’
25°53’
66°24’
33
+1 级
-1 级
Δϕ
20°15’ 205°52’ 246°31’ 20°15’ 20°15’
20°16’ 205°56’ 246°28’ 20°16’ 20°16’
20°16’ 213°28’ 253°59’ 20°16’ 20°16’
ϕ
19°9’ 19°8’ 19°8’ 19°8’
用上述同样方法，在 k=±1 级时，测出水银灯的两条黄线(黄 1)与(黄 2)和紫
线的衍射角。
（1）紫：
第一次 第二次 第三次 平均
左游标读数
+1 级
-1 级
66°11’
96°32’
30°58’
61°17’
38°22’
68°51’
Δϕ
15°11’
右游标读数
根据夫琅禾费衍射理论，当一束平行光垂直的投射到光栅平面上时，光通 过每条狭缝都发生衍射，有狭缝射光又彼此发生干涉。凡衍射角符合光栅方 程：
d sin φ = kλ （k=0，±1，±2，…）
在该衍射角方向上的光将会加强，其他方向几乎完全抵消。式中φ是衍射 角，λ是光波波长，k 使光谱的级数，d 是缝距，称为光栅常数，它的倒数 1／d 叫做光栅的空间频率。
若光源中包含几种不同波长的光，对不同波长的光，同一级谱线将有不同 衍射角φ，因此在透镜的焦面上出现按波长次序级谱线级次，自第 0 级开始左 右两侧由短波向长波排列的各种颜色的谱线，称为光栅衍射光谱。
用分光计测出各条谱线的衍射角φ，若已知光波波长，即可得到光栅常数 d；若已知光栅常数 d，即可得到待测光波波长λ。
分辨本领 R: 定义为两条刚好能被该光栅分辨开的谱线的波长差△λ≡λ2－λ1 去除它们的平均波长：
R≡ λ ， ∆λ
R 越大，表明刚刚那个能被分辨开的波长差△λ越小，光栅分辨细微结构的 能力就越高。由瑞利判据可以知道：
R = kN 其中 N 是光栅有效使用面积内的刻线总数目。 角色散率 D: 定义为同一级两条谱线衍射角之差△φ与它们的波长差△λ之
d2=13.792mm
rad=0.00026rad=1’
δΔϕ
右
=
�0.00022
+
e2 3
rad=0.00026rad=1’
δϕ = 2′
∴ϕ = 19°8′ ± 2′
光栅常数
d
=
kλ sin ϕ
=
1.677������������������������
光栅频率 1 = 596.3 条/mm
d
3. 测定未知光波波长及角色散率
比。它只反映两条谱线中心分开的程度，而不涉及它们是否能够分辨: D ≡ ∆φ = k ∆λ d cosφ
实验内容与数据处理
1. 仪器调节 调节分光计，使望远镜聚焦于无穷远，平行光管产生平行光，平行光管和
望远镜的 光轴都垂直仪器的转轴。并要求光栅平面与平行光管光轴垂直；光栅的刻
痕与仪器转轴平行。 光栅的调节方法如下：
当入射平行光不与光栅表面垂直时，光栅方程应写为： d (sinφ − sin i) = kλ （k=0，±1，±2，…）
若用会聚透镜把这些衍射后的平行光会聚起来，则在透镜的后焦面上将会 出现一系列的亮点，焦面上的各级亮点在垂直光栅刻线的方向上展开，称为谱 线。在φ＝0 的方向上可以观察到中央极强，即零级谱线。其他 ±1，±2，…级 的谱线对称的分布在零级谱线两侧。
n(n−1)
（2）对每一个直接测量量计算：δθ = �δθ2� + �√e3�2
ϕ
=
1 4
(|ϕ+1
−
ϕ−1|
+
|ϕ′+1
−
ϕ−′ 1|)
（3）计算衍射角的不确定度：δϕ = �δ2ϕ+1,L + δ2ϕ−1,L + δ2ϕ−1,L + δ2ϕ−1,R
左游标读数
右游标读数
第一次
+1 级 6°10’
-1 级 44°27’
240°7’ 281°38’ 20°46’ 20°46’
213°24’ 254°1’ 20°19’ 20°20’
20°39’
4. 观察分辨本领与光栅有效面积中的刻线数目 N 的关系
d1=12.191mm l= d2-d1=1.601mm R=k ������������ =0.954
������������
实验名称：光栅特性及测定光波波长
目的要求
1. 了解光栅的主要特性 2. 用光栅测光波波长 3. 调节和使用分光计
仪器用具
1. JJY 型分光计 2. 透射光栅 3. 平面镜 4. 汞灯 5. 钠光灯 6. 可调狭缝 7. 读数显微镜
实验原理
实验所用的是平面透射光栅，它相当于一组数目极多、排列紧密均匀的平 行狭缝。
以水银灯为光源，整体移动分光计，对准光源，使水银灯大体位于平行光 管的光轴上，测出 k=±1 级，波长为 546.07nm 绿光的衍射角φ+1和φ−1 ，求 d，
然后求该光栅的空间频率。一共测三次，取平均值，并求不确定度。不确定度
公式如下：
（1）对每一个直接测量量计算：δθ�
=
��i(xi−x�)2
20°16’
20°16’ 20°16’
（3）黄 2：
第一次 第二次 第三次 平均
左游标读数
+1 级
-1 级
60°2’
101°41’
60°6’
101°36’
33°20’
74°0’
Δϕ
20°50’ 20°45’ 20°20’ 20°38’
右游标读数
ϕ
+1 级
-1 级
Δϕ
240°0’ 281°42’ 20°51’