用透射光栅测定光波波长
先用绿线标定光栅，再让衍射角给出其他谱线的波长。
在光栅两侧寻找同一级谱线，以双游标读数形成衍射角。绿线提供光栅常数，紫线和双黄线用于波长计算；双侧配对与两游标一致性共同决定读数的物理含义。
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图 1 透射光栅的两阶段处理：绿线标定与其他谱线的波长计算
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从读数到物理量
紫、绿、黄 1、黄 2 四条谱线各有 5 组双侧游标读数。采用一级衍射 $k=1$，标定绿线波长 $\lambda_0=546.1\ \mathrm{nm}$。
核心计算关系为
$$ d\sin\varphi=k\lambda,\qquad d=\frac{\lambda_0}{\sin\bar\varphi_0},\qquad k=1. $$
同一游标在左右两侧谱线间的最短圆周角差约为 $2\varphi$；两个游标角差相加后除以四。绿线回代给出标定恒等式，紫线与黄线形成另外的波长计算。
表 1 光栅标定与其他谱线波长
| 物理量或指标 | 计算结果 |
|---|---|
| 光栅常数 | $2486.4163\ \mathrm{nm}$ |
| 紫线波长 | $436.35512\ \mathrm{nm}$ |
| 黄线1波长 | $569.64119\ \mathrm{nm}$ |
| 黄线2波长 | $579.28188\ \mathrm{nm}$ |
波长的重复性传播分量由绿线标定和相应谱线角度计算。两游标双侧角差的最大不一致为 $121^\prime$，应与谱线配对、对准和录入记录一起分析。
把四条谱线放在同一角度尺度上
图 2 紫、绿、黄 1、黄 2 的平均一级衍射角；绿线承担光栅标定
波长越长，一级衍射角越大。双黄线角间隔还可用于计算实验角度色散，并与光栅方程的局部导数比较；此处的标准双黄线间隔采用 $2.06\ \mathrm{nm}$。
标定、回代与读数一致性
| 操作或计算 | 观察什么 |
|---|---|
| 重算四条谱线的角度 | 从原始双侧游标读数逐组求值 |
| 比较独立谱线波长 | 固定绿线标定后计算紫线及两条黄线 |
| 比较色散与游标一致性 | 检查黄线角间隔、局部理论色散和角差冲突 |
Notebook 以静态计算展开四条谱线、光栅常数和色散关系；各条谱线的身份、标定作用及重复性分量分别列出。
在 Jupyter 或 Wolfram 中从头运行，可沿报告章节查看数据读取、公式代入、计算输出与结果讨论。
在本机打开
环境安装见使用指南。在仓库根目录启动本实验的 Jupyter Notebook：
.\.venv\Scripts\python.exe -m jupyterlab experiments/course-04/transmission-grating/notebooks/analysis.ipynb
Wolfram 安装包包含数据与 Notebook。将仓库路径改为本机路径后运行：
PacletInstall["D:/general-physics-lab/notebook/paclets/TransmissionGratingLab/dist/TransmissionGratingLab-0.1.0.paclet"];
Needs["TransmissionGratingLab`"];
TransmissionGratingLab`OpenNotebook[]
数据与计算实现
| 内容 | 文件 |
|---|---|
| 规范观测数据 | observations-01.csv · observations-02.csv · observations-03.csv · observations-04.csv |
| 单位、参数与模型条件 | experiment.json |
| Python 计算模块 | transmission_grating.py |
| Wolfram 包实现 | TransmissionGratingLab.wl |
| 完整计算结果 | python.json |