光栅的分光原理

一、光栅的基本简介

光栅也称衍射光栅。是利用多缝衍射原理使光发生色散(分解为光谱)的光学元件。它是一块刻有大量平行等宽、等距狭缝(刻线)的平面玻璃或金属片。光栅的狭缝数量很大，一般每毫米几十至几千条。单色平行光通过光栅每个缝的衍射和各缝间的干涉，形成暗条纹很宽、明条纹很细的图样，这些锐细而明亮的条纹称作谱线。谱线的位置随波长而异，当复色光通过光栅后，不同波长的谱线在不同的位置出现而形成光谱。光通过光栅形成光谱是单缝衍射和多缝干涉的共同结果。

二、光栅的分光原理

衍射光栅在屏幕上产生的光谱线的位置，可用式（a+b)(sinφ ± sinθ) = kλ表示。此式即为光栅方程。式中a代表狭缝宽度，b代表狭缝间距，φ为衍射角，θ为光的入射方向与光栅平面法线之间的夹角，k为明条纹光谱级数（k=0，±1，±2……），λ为波长，a+b称作光栅常数。对于相同的光谱级数k，以同样的入射角θ投射到光栅上的不同波长λ1、λ2、λ2.....组成的缓和光，每种波长产生的干涉极大都位于不同的角度位置；即不同波长的衍射光以不同的

衍射角φ出射。这就说明，对于给定的光栅，不同波长的同一级主级大或次级大（构成同一级光栅光谱中的不同波长谱线）都不重合，而是按波长的次序顺序排列，形成一系列分立的谱线。这样，混合在一起入射的各种不同波长的复合光，经光栅衍射后彼此被分开。这就是衍射光栅的分光原理。

即:k=0 零级光谱φ与λ无关，即无分光用

特点：强度最大，但无分光作用 k=±1 一级光谱λ短φ小，靠近零级光谱

λ长φ大，远离零级光谱

特点:强度大，用于分析测定

实现分光

k=±2 二级光谱同上

特点：强度小，滤去，以免干扰

测定