文档介绍：大学物理实验报告
【实验名称】衍射光栅
【实验目的】
1．观察光栅的衍射光谱，理解光栅衍射基本规律。
2．进一步熟悉分光计的调节和使用。
3．学会测定光栅的光栅常数、角色散率和***原子光谱部分特征波长。
【实验仪器】
JJY1′型分光计、光栅、低压***灯电源、平面镜等
【实验原理】
1．衍射光栅、光栅常数
40-1 中 a 为光栅刻痕 ( 不透明 ) 宽度， b 为透明狭缝宽度。 d=a+b 为相邻两狭缝上相应两点之间的距离，称为光栅常数。它是光栅基本参数之一。
图 40-1 图 40-2 光栅衍射原理图
40-1 中 a 为光栅刻痕 ( 不透明 ) 宽度， b 为透明狭缝宽度。 d=a+b 为相邻两狭缝上相应两点之间的距离，称为光栅常数。它是光栅基本参数之一。
2．光栅方程、光栅光谱
由图 40-1 得到相邻两缝对应点射出的光束的光程差为：
(a b) sin d sin

式中光栅狭缝与刻痕宽度之和
d=a+b 为光栅常数，若在光栅片上每厘米刻有
n 条刻
痕，则光栅常数
(a
1
cm。
为衍射角。
b)
n
当衍射角
满足光栅方程：
d sin
k (
k =0，± 1，± 2⋯)
（ 40-1 ）
时，光会加强。式中
为单色光波长， k 是明条纹级数。
如果光源中包含几种不同波长的复色光，除零级以外，同一级谱线将有不同的衍射角。因此，在透镜焦平面上将
出现按波长次序排列的谱线，称为
光栅光谱。相同 k 值谱线组成的光
谱为同一级光谱，于是就有一级光
谱、二级光谱⋯⋯之分。图 40-3 为
低压***灯的衍射光谱示意图，它每
一级光谱中有 4 条特征谱线：紫色
1= 435 ． 8nm，绿色
2 =546． 1nm，
图 40-3
黄色两条3= 577 ． 0nm和 4=579． 1nm。
3．角色散率 ( 简称色散率 )
从光栅方程可知衍射角
是波长的函数，这就是光栅的角色散作用。衍射光栅
的色散率定义为：
D
上式表示，光栅的色散率为同一级的两谱线的衍射角之差
与该两谱线波长差
的
比值。通过对光栅方程的微分，
D可表示成：
k
k
（ 40-2
）
D
d
d cos
由上式可知，光栅光谱具有以下特点：光栅常数
d 愈小 ( 即每毫米所含光栅刻线数目
越多 ) 角色散愈大；高级数的光谱比低级数的光谱有较大的角色散；
衍射角很小时，
式（ 40-2 ）中的 cos
1，色散率 D可看作一常数，此时
与
成正比，故光栅光谱
称匀排光谱。
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