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衍射光栅特性与光波波长的测量
一、基本知识及应用
基本知识
大量等宽、等间距、平行排列的狭缝即为衍射：光栅。光线透过狭缝后会形成干涉。
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根据多缝衍射的原理，复色光通过衍射光栅后会形成按波长顺序排列的谱线，称为光栅光谱，所以光栅是一种重要的分光光学元件。
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在精确测量波长和对物质进行光谱分析中普遍使用的单色仪、摄谱仪就常用衍射光栅构成色散系统。
光栅的辰用
衍射光栅是各种光谱仪器的核心元件，广泛应用于石油化工、医药卫生、食品、生物、环保等国民经济和科学研究的各个领域中。如VCD、DVD光头，各种激光器，特别是强激光核聚变，航空航天遥感成像光谱
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仪,同步辐射光束线等都需要各种特殊光栅。它已经成功地应用于多波段航空遥感成像光谱仪、天文望远镜、高精度光谱分析仪器。此外它还可以构成光栅干涉仪进行精密位移分辨测量。
衍射光栅是极其精密的光谱分光元件，它的刻槽密度可达4800槽/mm。
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学****要点
1、掌握用衍射光栅精确测量光波波长的原理和方法。
2、进一步掌握分光计的调节、使用方法。
三、测量原理
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由光栅衍射公式 ——>
〃 sin 0 二 KA (K = 0,±l,±2,…) >
可知，已知光栅常数〃及衍射角0和级次K时, 可利用上述求出光波波长 2
同理，已知光波波长碑衍射角&和级次K时, 可利用上述求出光栅常数
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实际的测量是对已知干涉级次衍射条纹的衍射角&的精确测量。
平行光（复色）
平行光管
望远镜
黄绿紫 i•…紫爲
一级明条纹中央明条纹一级明条纹
用分光计可以测出各种单色光已知衍射级次的衍射角。实际测量的为±1级衍射角, 利用公式计算衍射角 e
。£（1% - 卩一11+1 妨一仏 11）
根据衍射公式则可由已知量计算出待测量。
扌艮据波长及衍射角的变化关系可求出光栅的色散率
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实验中黄光有相差极小的衍射角，利用其变化关系计算色散率。