一、实验目的： iphd
泵1. 了解光栅的结构及光学原理;
2. 学会搭建实验模型;
3. 测定光波波长及光栅常数等。
二、实验原理：
光栅(grating)是大量等宽、等间距的平行狭缝（或发射面）构成的光学元件。一般常用的光栅是在玻璃片上刻出大量平行的刻痕，刻痕为不透光部分，两刻痕之间的光滑部分可以透光(相当于狭缝)。这种利用透射光衍射的光栅称为透射光栅。精制的光栅，在1mm宽度内刻有数百乃至数千条刻痕。另外一类是利用两刻痕间的反射光衍射的光栅，如在镀有金属层的表面，上刻出许多平行刻痕，两刻痕间的光滑金属面可以反射光。这种光栅称为反射光栅(常称为闪耀光栅)。实际应用中，各类光学设备使用的光栅基本上都是反射光栅。
透射光栅和反射光栅的原理如图所示：
3.而在我们的日常生活中，具有光栅特性的物品经常用到，例如手机，其显示屏就是正方形网格，每个小方格就是一个显示单元，网格越密，则显示分辨率越高。这些整齐排列的小方格实际上就形成了反射光栅。 另一种物品就是光盘，它是我们常用的存储介质，从早期的CD、DVD等到现在的蓝光光盘， 其存储密度越来越高。它存储数据的方式是用极细的激光束，沿着近似同心圆环的螺旋形光轨，在光盘表面烧蚀出一个个的小坑，有坑的位置和无坑的位置分别对应0和1。读取数据时，同样用激光束沿着光轨照射，有坑和无坑的位置反射光强不一样，这样就可以把数据读出来了。我们可以看到，相邻的这些环状刻痕(光轨)实际上就形成了一个反射光栅(如虚线区域)，两条刻痕之间的间距就是光栅常数d。
（实验的示意图）
三、实验装置
一支绿激光笔，一个手机（荣耀5X，分辨率为1920×1080），一个CD光盘（高中物理必修一粤教版配套光盘），一条长为1.5m的米尺，一些泡沫塑料、白墙（如图所示）
四、实验过程：
1. 对于手机，激光笔垂直于墙面、手机平行于墙面放置，微调手机平面，使得反射光回到激光笔出光口，然后再让反射光稍稍上移，使得衍射光斑能投射到墙面上，这样就保证光在水。 平的方向上能垂直入射到手机屏幕(竖直方向入射角稍微偏离0)。衍射光斑。测量水平方向，上光斑的间距x。测量长度应尽量大一些，里面包含多个光斑，这样误差会小一些。
再测量手机上的光入射点到衍射光斑中心点的距离L。则x/L即为衍射角φ (因为φ很小，φ= tang= x/L)。（手机光栅衍射实验如下3图）
2.对于光盘，同样保证激光笔垂直于墙面、光盘平行于墙面放置，激光入射点在光盘水. 平直径靠边缘的位置。微调光盘平面，使得反射光正好回到激光笔出光口，这样就保证光的入射角θ为零。测出+1级和+2级( 如果存在)的衍射光斑之间的间距l2, 光盘和墙面的距离为l，这样即可计算出衍射角: tanφ= l2/(2l1)。因为这里的φ较大，所以必须使用反三角函数才
能得到φ的大小。（光盘光栅衍射实验如下三图所示）
五、数据记录：
1. 智能飞行器技术手机的测量
①查得荣耀5X手机的屏幕分辨率为1920×1080。
②测量手机屏幕横向显示区域的宽度b为6.8cm（长度为12.2cm）。
③手机光栅衍射实验白墙上水平方向上的光斑间距为x=0.8cm。
④手机上的光入射点到白墙上衍射光斑中心点的距离L=90.5cm。
2.光盘的测量
①光盘光栅衍射的±1级的衍射光斑之间的间距l2=61.8cm。
②光盘上入射点到衍射光斑中心点的距离l1=89.2cm。
③光盘如图的外直径D2=11.6cm。
④光盘如图的内直径D1=4.6cm。
六、数据处理及结果：
1.手机的测量：由光栅常数：d=熄火延时器宽度/屏幕分辨率=0.068/1080。由于手机光栅衍射角 φ 很小，所以可近似计算φ = tanφ = x/L=0.8/90.5。
则由公式 dsinφ = λ得激光笔λ= dsinφ=（0.068/1080）×sin（0.8/90.5）≈556nm
根据绿光波长范围是492nm~577nm和绿激光的波长范围是532nm~556nm得结果再正常绿光波长范围。
2.光盘的测量：计算出衍射角φ：tanφ = l2/(2l1)=61.8/假牙加工（2×89.2）≈0.346，则φ=arctan(0.346)=19.1°。由（1）得绿光波长为λ=556nm和公式公式 dsinφ=λ，求得d=λ/sinφ=5.56×10^(-7)/sin(19.1°)=5.56×10^(-7)/0.327≈1.7×10^(-6) m。
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