光栅工作原理
光栅的结构及工作原理
光栅的结构及工作原理光栅是一种重要的光学元件，广泛应用于光谱仪、激光器、光纤通信等领域。
本文将详细介绍光栅的结构和工作原理，以便更好地理解和应用光栅。
一、光栅的结构光栅通常由一系列平行的凹槽或凸槽构成，这些凹槽或凸槽被等距地刻在透明的光栅基底上。
光栅的结构可以分为以下几种类型：1. 传统光栅：传统光栅是最常见的光栅类型，其凹槽或凸槽的间距是均匀的，并且在整个光栅上都是相同的。
2. 衍射光栅：衍射光栅是一种特殊的光栅，其凹槽或凸槽的间距不是均匀的，而是按照一定规律变化的。
衍射光栅可以产生更精确的光谱分析结果。
3. 体积光栅：体积光栅是一种光栅，其凹槽或凸槽是通过光敏材料的光刻技术制作而成的。
体积光栅具有更高的折射率和更宽的工作波长范围。
二、光栅的工作原理光栅的工作原理基于光的衍射现象。
当入射光线照射到光栅上时，光栅的凹槽或凸槽会对光线产生衍射效应，使得光线在不同方向上发生偏折。
具体工作原理如下：1. 衍射光栅的工作原理：当入射光线照射到衍射光栅上时，光线会被光栅的凹槽或凸槽衍射。
衍射光栅的凹槽或凸槽间距不均匀，因此入射光线在不同的凹槽或凸槽上会发生不同程度的衍射。
根据衍射的原理，不同波长的光线会以不同的角度衍射出来，形成不同的光谱。
通过测量和分析这些衍射光谱，可以得到入射光线的波长和光强等信息。
2. 体积光栅的工作原理：体积光栅是通过光敏材料的光刻技术制作而成的。
当入射光线照射到体积光栅上时，光线会被光栅的折射率变化所影响。
由于体积光栅具有更高的折射率，入射光线在光栅内部会发生多次反射和折射，从而形成新的光线。
通过控制体积光栅的折射率分布和几何形状，可以实现对光线的精确控制和调制。
三、光栅的应用光栅作为一种重要的光学元件，具有广泛的应用领域。
以下是光栅的几个主要应用：1. 光谱仪：光栅是光谱仪中最关键的元件之一。
通过使用光栅，可以将入射光线分散成不同波长的光谱，从而实现对光的分析和测量。
2. 激光器：光栅在激光器中起到选择性反射的作用，可以实现激光的频率调谐和输出波长的选择。
光栅知识点总结
光栅知识点总结一、光栅的工作原理1. 衍射原理光栅的工作原理基于衍射原理。
当平行光波照射到光栅上时，光波会发生衍射现象。
栅距（即光栅的周期）决定了衍射角度，而光栅的几何形状决定了衍射光波的干涉程度。
通过控制光栅的周期和几何形状，可以实现对光波的分光和波长选择。
2. 衍射效率衍射效率是衡量光栅性能的重要指标之一。
在衍射现象中，只有特定的波长和入射角才能得到明显的衍射光波，而其他波长和角度的光波会被衰减。
衍射效率是指特定波长的衍射光波的能量占入射光波总能量的比例。
高效率的光栅可以提高分光和波长选择的性能。
3. 分光能力光栅具有很强的分光能力，可以有效地将入射光波按照不同波长进行分离。
这使得光栅在光谱分析和波长选择方面有着广泛的应用。
通过调整光栅的参数，可以实现对不同波长的光进行精确的分离。
4. 分辨率分辨率是衡量光栅性能的另一个重要指标。
它指的是光栅在分光过程中能够分辨出相邻两个波长的能力。
高分辨率的光栅可以更清晰地分离出不同波长的光波，这对于光谱分析和成像系统的性能至关重要。
5. 光栅的工作方式光栅可以分为反射光栅和透射光栅两种类型。
反射光栅是将入射光波反射到光栅表面上，并通过衍射现象实现分光；而透射光栅是将入射光波穿透光栅，并在另一侧通过衍射效应来实现分光。
两种光栅都有其特定的应用场景和性能特点。
二、光栅的种类1. 棱镜光栅棱镜光栅是一种将光波折射和衍射相结合的光学器件。
它将入射光波按照不同波长进行分散，并形成彩色的光谱。
棱镜光栅在分光和波长选择方面具有重要的应用价值。
2. 衍射光栅衍射光栅是利用衍射原理来实现分光和波长选择的光学器件。
它具有可调谐性和高分辨率等优点，广泛应用于激光光谱仪、光纤通信系统和激光器等设备中。
高阶光栅是一种能够产生高阶衍射光波的光学器件。
它可以实现多级衍射，并对入射光波进行更细致的分光。
高阶光栅在微纳光学领域有着重要的应用。
4. 液晶光栅液晶光栅是利用液晶材料的电光效应来调控光栅的周期和形状，从而实现对光波的分光和波长选择。
光栅工作原理
光栅工作原理
光栅是一种光学元件，利用其工作原理可以实现光的分光、波长选择和干涉等功能。
光栅的工作原理基于光的衍射现象，其中最常见的光栅类型为光栅片。
光栅片通常由一组平行且等间距的透明或不透明条纹组成。
当入射光线照射到光栅上时，这些条纹会引起光的衍射。
根据光的衍射理论，光波在通过光栅时会发生衍射，形成多个不同方向的衍射光束。
这些衍射光束的强度和方向由光栅的参数决定，其中最重要的参数之一是光栅的周期，表示相邻条纹之间的距离。
当入射光波的波长与光栅周期之间存在一定关系时，衍射光束的干涉效应会增强，形成明亮的衍射峰。
光栅的另一个重要参数是衍射效率，它表示入射光能够通过光栅并被特定的衍射光束捕获的比例。
衍射效率取决于入射光的波长、光栅周期和光栅的衍射阶数。
一般来说，较高的衍射阶数对应着更高的衍射效率。
通过调整光栅的周期和入射光的波长，可以实现特定波长的光束被选择性地增强或捕获。
因此，光栅可以用于光谱分析、光学仪器、激光器和光纤通信系统等领域。
总结来说，光栅的工作原理基于光的衍射现象，通过光栅的周期和入射光的波长之间的相互作用，实现光的分光、波长选择和干涉等功能。
简述光栅的工作原理
光栅的工作原理1. 引言光栅是一种用于分离、扩展和调制光线的光学元件。
它由一系列平行且等间距排列的透明和不透明条纹组成。
光栅的工作原理基于衍射和干涉现象，通过控制光线的传播方向和相位来实现对光的操控。
2. 衍射衍射是光线遇到物体边缘或孔径时发生偏折的现象。
当光线通过一个小孔或绕过一个物体边缘时，它会弯曲并在附近形成明暗交替的条纹。
3. 光栅结构光栅由一系列平行且等间距排列的透明和不透明条纹组成。
这些条纹可以是细缝、凹槽或周期性变化的折射率。
其中最常见的是反射式光栅，其条纹垂直于入射光线。
4. 入射角和衍射角当平行入射光线照射到光栅上时，它们会被分散为多个不同方向上的衍射波。
入射角是入射光线与垂直于光栅表面的法线之间的夹角。
衍射角是衍射波与垂直于光栅表面的法线之间的夹角。
5. 衍射级数当光线通过光栅时，它们会发生多次衍射。
每个衍射级数都对应着不同的衍射角和干涉条纹。
第一级衍射是最强的，其余级别逐渐减弱。
6. 光程差光程差是指从不同部分的光栅到达观察点所需的路径长度差。
它决定了干涉现象和衍射条纹的形成。
7. 干涉和相位干涉是不同波源之间相位关系引起的波叠加效应。
相位是描述波动状态的属性，它决定了波峰和波谷之间的距离。
8. 波前重建当入射光线通过光栅时，由于不同部分的光程差导致相位变化，进而形成了干涉条纹。
这些条纹可以用来重建原始波前。
9. 衍射效率衍射效率是指入射光线被衍射到特定级别的光强。
它取决于光栅的参数，如周期、条纹宽度和材料的折射率。
10. 光栅应用光栅广泛应用于光谱仪、激光器、显示器和通信系统等领域。
它们可以用来分离不同波长的光线，扩展激光束，调制信号和产生干涉图案。
11. 小结光栅是一种利用衍射和干涉现象来控制光线传播的重要光学元件。
通过调整光栅的结构参数，可以实现对入射光线的分散、扩展、调制和重建。
这些特性使得光栅在许多应用中发挥着关键作用。
以上就是关于光栅工作原理的详细解释。
希望通过这篇文章，读者对于光栅的基本原理有了更清晰和深入的理解。
光栅原理及应用
光栅原理及应用光栅是一种具有特殊结构的光学元件，它可以将入射的光波分解成多个波长不同的光束，从而实现光的分光效果。
光栅原理的发现和应用，对光学学科的发展起到了重要的推动作用。
本文将介绍光栅原理的基本概念、工作原理以及其在现实生活中的应用。
一、光栅的基本概念光栅是由一系列等间距的透明条纹组成的，这些条纹可以是透明的也可以是不透明的。
光栅的透明条纹和不透明条纹之间的间距称为光栅常数，通常用d表示。
光栅常数决定了光栅的分光能力，即能够分解入射光波的波长范围。
二、光栅的工作原理光栅的工作原理是基于衍射现象。
当入射光波通过光栅时，会发生衍射现象，即入射光波会被光栅分解成多个衍射光束。
这是因为光栅的等间距透明条纹会对入射光波进行衍射，使得不同波长的光波在不同的角度上发生偏折。
三、光栅的应用1. 光谱分析光栅可以将入射的光波分解成多个波长不同的光束，从而实现光的分光效果。
这种分光效果被广泛应用于光谱分析领域。
通过光栅分光仪，可以对物质的光谱进行分析，从而得到物质的成分和性质信息。
光栅分光仪在化学、物理、生物等领域中有着广泛的应用。
2. 激光衍射光栅对激光的衍射效应也被广泛应用于激光技术中。
激光光栅是一种特殊的光栅，它可以将激光分解成多个衍射光束，使得激光的功率分布更加均匀。
这种激光衍射技术在激光刻蚀、激光医疗等领域中有着重要的应用。
3. 光栅衍射光栅衍射是一种利用光栅进行光学成像的技术。
通过光栅的衍射效应，可以实现对物体的高分辨率成像。
这种光栅衍射技术在显微镜、望远镜等光学仪器中得到了广泛的应用。
4. 光栅投影光栅投影是一种利用光栅进行图像投影的技术。
通过光栅的衍射效应，可以将图像分解成多个衍射光束，从而实现对图像的放大或缩小。
这种光栅投影技术在投影仪、光栅显示器等设备中得到了广泛的应用。
综上所述，光栅原理的发现和应用对光学学科的发展起到了重要的推动作用。
光栅通过衍射现象实现了光的分光效果，这种分光效果被广泛应用于光谱分析、激光技术、光学成像和图像投影等领域。
光栅的原理
光栅的原理光栅是一种常见的光学元件，它具有许多重要的应用，如光谱仪、激光器、光通信等。
光栅的原理是基于衍射现象，通过光的衍射来实现光的分离和调制，下面我们将详细介绍光栅的原理。
光栅的原理可以简单地理解为利用周期性结构对光进行衍射。
当平行光照射到光栅上时，光波会受到光栅周期性结构的影响，发生衍射现象。
这种衍射会使得入射光波分解成多个衍射波，这些衍射波之间会发生干涉，从而产生衍射图样。
通过调节光栅的周期、方向和入射角等参数，可以实现对光波的分离和调制。
光栅的原理可以用数学方法进行描述。
根据菲涅尔-基尔霍夫衍射公式，可以得到光栅衍射的强度分布规律。
在光栅上，不同波长的光波会产生不同的衍射角度，从而实现光的分离。
利用这一特性，可以实现光谱分析、激光调制等应用。
除了衍射现象，光栅的原理还涉及到光栅的结构和制备。
光栅通常是通过光刻技术制备的，其周期性结构可以精确控制。
光栅的周期和方向决定了其衍射特性，因此在设计和制备光栅时需要考虑这些因素。
光栅的原理在光学领域有着广泛的应用。
例如，在光谱仪中，光栅可以将入射光波分解成不同波长的光波，从而实现光谱分析。
在激光器中，光栅可以用来调制激光的频率和方向，实现激光的精确控制。
在光通信中，光栅可以用来分离和合并光波，实现光信号的调制和解调。
总之，光栅的原理是基于光的衍射现象，利用周期性结构对光进行分离和调制。
通过精确控制光栅的结构和制备，可以实现对光波的精确控制，从而实现各种光学应用。
光栅的原理不仅在科研领域有着重要意义，也在工程技术中有着广泛的应用前景。
希望本文能够帮助读者更好地理解光栅的原理和应用。
光栅工作原理
光栅工作原理
光栅是一种具有呈现平行直线或曲线结构的光学设备，其工作原理基于衍射现象。
光栅通常由一系列平行且等距的透明槽或凸起形成，这些槽或凸起被称为光栅线。
当光线通过光栅时，光栅线会改变光线的传播方向。
根据光波传播的性质，光栅会导致光线的衍射现象，即光在通过光栅后会发生弯曲。
这种衍射效应将导致光的波面变得不规则，光束会分裂成多个角度不同的光条。
光栅的衍射效应可以通过两种主要方式来解释：菲涅尔衍射和菲涅耳-柯西几何衍射。
这两种方式描述了光栅光线衍射后的结果，其中菲涅尔衍射适用于发生在光栅靠近源的近场区域，而菲涅耳-柯西几何衍射适用于远场区域。
对于菲涅尔衍射而言，通过对光栅线的透射和反射来计算光束的衍射效应，可以得到光谱图中的明暗条纹。
这些明暗条纹可以用来测量光栅线之间的间距，从而用于精确测量入射光的波长。
菲涅耳-柯西几何衍射则基于光栅的几何光学原理。
当光线通过光栅时，光栅线会对光束产生周期性的反射或折射，导致在远场观察时形成周期性的明暗条纹。
这些条纹的间距与光栅线之间的间距相关，从而可以用于测量和分析光栅的性能。
总之，光栅的工作原理基于光的衍射效应，通过模拟和利用光的波动性，能够实现对入射光的波长、方向和幅度等参数的测
量和分析。
光栅广泛应用于分光仪、激光器、光纤通信等领域，为光学研究和应用提供了重要的工具和技术基础。
光栅的基本工作原理
光栅的基本工作原理
1、莫尔条纹
光栅是利用莫尔条纹现象来进行测量的。
所谓莫尔(Moire)，法文的原意是水面上产生的波纹。
莫尔条纹是指两块光栅叠合时，出现光的明暗相间的条纹，从光学原理来讲，如果光栅栅距与光的波长相比较是很大的话，就可以按几何光学原理来进行分析。
图1所示为两块栅距相等的光栅叠合在一起，并使它们的刻线之间的夹角为θ时，这时光栅上就会出现若干条明暗相间的条纹，这就是莫尔条纹。
2、辨向原理
在实际应用中，被测物体的移动方向往往不是固定的。
无论主光栅向前或向后移动，在一固定点观察时，莫尔条纹都是作明暗交替变化。
因此，只根据一条莫尔条纹信号，就无法判别光栅移动方向，也就不能正确测量往复移动时的位移。
为了辨向，需要两个一定相位差的莫尔条纹信号。
3、细分技术
当光栅相对移动一个栅距W，则莫尔条纹移过一个间距B，与门输出一个计数脉冲。
这样其分辨率为W。
为了能分辨比W更小的位移量，就必须对电路进行处理，使之能在移动一个W内等间距地输出若干个计数脉冲，这种方法就称为细分。
由于细分后计数脉冲的频率提高了，故又称为倍频。
通常采用的细分方法有四倍频细分、电桥细分、复合细分等。
4、光栅数显装置
光栅数显装置的结构示意图和电路原理框图如图2所示。
在实际应用中对于不带微处理器的光栅数显装置，完成有关功能的电路往往由一些大规模(LSI)芯片来实现，下面简要介绍国产光栅数显装置的LSI芯片对应完成的功能。
这套芯片共分三片，另外再配两片驱动器和少量的电阻、，即可组成一台光栅数显表。
1。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
光栅分为3D立体光栅,光栅尺,安全光栅,复制光栅,全息光栅,反射光栅,透射(衍射)光栅.基本上都是由一系列等宽等间距的平行狭缝组成，在1毫米的长度上往往刻有N多条的刻痕。
刻痕处不透光，未刻处透光，我们称之为透射光栅，另一种光栅是反射光栅,有些需要进行特殊的镀膜处理,根据这种阴阳效果演变出更多的图形镜,图案镜等,简单原理就像是手电筒对着手指投影到对面墙壁,看到的图形.只是一个是微光一个是宏光制做.犹如在发丝上雕刻,工艺的难易不同. 最早的光栅是1821年由德国科学家J.夫琅和费用细金属丝密排地绕在两平行细螺丝上制成的。
因形如栅栏，故名为“光栅”。
现代光栅是用精密的刻划机在玻璃或金属片上刻划而成的。
光栅是光栅摄谱仪的核心组成部分，其种类很多。
按所用光是透射还是反射分为透射光栅、反射光栅。
反射光栅使用较为广泛;按其形状又分为平面光栅和凹面光栅。
此外还有全息光栅、正交光栅、相光栅、炫耀光栅、阶梯光栅等。
(光栅尺)应用于: 数控加工中心，机床，磨床，铣床，自动卸货机，金属板压制和焊接机，机器人和自动化科技，生产过程测量机器，线性产品, 直线马达, 直线导轨定位。
(立体光栅)应用于:印刷,展示,立体相片,具有立体效果,通过角度或摆产生幻变,动画,缩放使图像列漂亮,已成为办公文具,家居装饰用户首选产品.(全息光栅)应用于:商标防伪,印刷,光学仪器,激光演示等.(反射光栅)应用于:大同小异,光学仪器等(透射光栅)应用于:光学仪器,激光演示,激光玩具…等产品.随着光栅刻划技术和复制技术进一步的提高，光栅已走出实验室,从工业到民用及玩具礼品都有光栅的影子,可能光栅进行控制电源开关,可以用光栅出来了的光点做防盗安全网(物体一碰到光线,马上报警),可以做十字架瞄准用,可以做水平线用,还可以做激光图形镜,要想做什么图形就做什么图形.单片使用,有双片自转使用,有十几片旋转使用.只要合适的光源,光栅就会让光源变得更改多样和丰富.满足大家的爱好和需求.任何一种具有空间周期性的衍射的光学元件都可以称为光栅，如果在一块镀铝的光学玻璃毛胚上刻划一系列等宽，等距而平行的狭缝就是透射光栅。
如在一块镀铝的光学玻璃毛胚上刻出一系列剖面结构象锯齿形状，等距而平行的刻线这就是一块反射光栅。
光栅刻划室的温度要求保持—变化范围, 光栅刻划机工作台的水平振动不超过1—3微米，光栅刻划室应该清洁，要避免通风带来的灰尘，光栅刻划室的相对湿度不应超过60—70%。
光栅毛胚大多应有学玻璃和熔融石英研磨制成. 毛胚应该加工得很好，其表面形状和局部误差要求甚严。
任何表面误差将使衍射光束的波前发生变形，从而影响成象质量和强度分布。
制造光栅的方法有机械刻划，光电刻划，复制方法和全息照相刻划四种。
机械刻划是古老方法，但可靠，间隙刻划技术比较成熟。
但要刻划一块100X100mm的光栅(刻划机的刻划速度为15—25条/分)计算须要4个昼夜。
因此要求机器、环境在长时间内保持精确恒定不变。
光电刻划就是利用光电控制的方法可以在某种程度上排除光栅刻划过程中机械变动和环境条件改变所产生的各种刻划误差。
它一方面提高了光栅刻划质量，另方面也能在一定程度上简化机械结构、降低个别零件的精度和对周围环境的要求。
光栅复制光栅刻划时间长和效率低，因此成本很高，不能满足光谱仪器的需求。
目前复制法有二种：一次复制法就是真空镀膜法。
二次复制法是明胶复制法。
一次复制法是一次制成，而二次复制法是先复制母光栅的划痕，然后用该划痕印划在毛胚的明胶上。
二次复制的工艺比较烦琐，但需要设备和条件都比较简单，明胶法复制光栅质量是比母光栅差些。
一次复制法的工艺过程图，母光栅的基板和铝膜，涂上一层薄的硅油的清洁的母光栅水平地置于真空镀膜机中，镀一层微米的铝膜。
铝膜和硅油之间是便于使光栅分离。
在铝膜上再涂一层粘结剂使铝膜能与复制光栅的基板牢固地结合，粘结剂用环氧树脂加咪唑(1：10)刻制光栅的方法叫全息照相刻划法，其原理如下：二束相干光重叠会产生干涉条纹，其间距为D=λ/2sinα,其中入为光束波长，α为两束光干涉前的夹角。
如激光的射出的相干光束，通过发散物镜和针孔，再经抛物镜反射后落人两块平面反射镜。
由于平面镜和的反射使已分离的两束光成交于另一面，其交角为2α。
这两束光是相干的所以在正面产生干涉条纹，条纹的间距d。
若在面上放置一块予先涂上抗光蚀层的毛胚，则在蚀层获得干涉条纹的空间潜象，经显影后则在毛胚上获得干涉条纹的立体象(全息象)，这就是透射衍射光栅。
镀反射膜后可成为反射式衍射光栅。
光栅的质量与膜层厚度同光栅常数之比例有关，与光栅毛胚的法线和两相干光束干涉前夹角的等分线是否一致有关，并与显影和曝光时间有关。
全息照相刻制具有以下优点①改变激光器的波长，可以制造整个光谱区所需要的光栅。
②全息照相刻划原则上无尺寸限制可制大光栅。
③可制造平面和凹面光栅。
④生产效率高、成本低，促使全息照相刻划光栅获得迅速的发展。
光栅能分光，是由于光栅上每个刻槽产生衍射的结果。
由于光的衍射使光经过光栅后不同波长的光沿不同方向衍射出去。
每个刻槽衍射的光彼此之间是互相干涉的。
波长不同的光干涉的极大值出现的方向不同，因而复合光经过光栅后使色散而成光谱。
先说明光栅衍射后波长和衍射角的关系。
相邻两刻槽间距离为d，设入射光线与光栅法线成α角入射，此时不同波长的光衍射方向是不同的，如波长为入的光将与法线成β角的方向衍射。
两相邻刻槽的衍射光①和②，在到光栅前，光线②多走光程为dsinα，而经光栅衍射后光线①又比光线②多走dsinβ，故衍射光①和②经光栅衍射后光程差为d(sinα—sinβ)。
衍射光产生干涉，按干涉原理，当光程差为波长的整倍数时，起到了增强和迭加作用。
因此，对于波长为入的光，其衍射方向应满足下列方程。
d(sinα—sinβ)=mλ (m为正整数)显然，如果衍射光线和入射光线同在法线一侧，则光程差为：d(sinα+sinβ)=mλ 由此得到下列公式：d(sinα±sinβ)=mλ式中：d相邻两刻线间的距离，称光栅常数。
α入射角，即入射光束和光栅法线夹角。
β衍射角，即衍射光束和光栅法线夹角。
如α与β都在光栅法线同一侧，方程取“+”号。
如α与β都在光栅法线异侧时，方程取“—”号λ衍射光的波长：m干涉级或称光谱级。
这个公式称光栅方程，这对平面，凹面，反射和透射光栅都是适用。
当给定光栅的入射角确定时，便可以计算不同波长衍射方向。
对于给定d和α值，计算不同波长光的β值时，如β为负值，即表示入射光和衍射光在法线的异侧;如β为正值，即表入射光和衍射光在法线的同侧。
光栅方程公式对每个不同的m值有相应的光谱，这称光谱的级。
当m取0，1，2…时，分别为0级，1级，2级光谱。
相应于各m的负值，有各负级光谱。
所谓0级光谱，就是光栅不起色散作用，只起镜面反射形成的入射狭缝的像。
应当看到这样一个事实，当光栅常数d和入射角给定时，对于不同波长的光会被衍射到不同的β角方向，这就是光栅的分光作用，这些被分光后的光束经聚焦后就成为按波长排列的狭缝象一光谱线。
应当看到，一级光谱中波长为λ的谱线和波长为λ/2的二级谱线，波长为λ/3的三级谱线一重迭在一起，这是光栅光谱的一个特点。
光栅的色散光栅的角色率是指它对不同波长的光彼此衍射的角度间隙的大小，这是作为色散元件光栅的重要参量。
我们把光栅方程的d和α看作常量，对β和λ求微分可得到：这就是表示光栅的角色散率的公式，其单位是弧度/nm。
由上式可以看出，光栅的角色散率随不同的衍射角β而变化。
但当衍射光在光栅的法线方向，则β=0，COSβ=1。
如取正一级光谱，则角色散率就是以弧度/nm为单位光栅常数的倒数。
尽管角色散率是光栅的重要参数，但通常并不标出，只标出光栅每毫米宽度中的刻线数。
减少d值，就可以提高分光仪的角色率。
但是，光栅的刻线密度有一定的限制。
对于给定的光栅，如果我们利用级数高的光谱，也可提高色散率。
如二级光谱的角色散率是一级光谱的两倍。
通常不用角色散来标志分光仪的性能，而用线色散率或线色散率的倒数来标志其性能。
线色散率是标志不同波长的谱线在分光仪焦面上分开的线距离的大小，它的单位是mm/nm，线色散率和角色散率的关系为：(只有当焦面垂直于仪器的光轴时，此式能成立)。
其中f是分光仪的成象焦距。
由此可见，要增大分光仪的线色散率，须提高光栅的角色散率或者增长分光仪的焦距。
习惯上分光仪的色散能力总是以线色散率的倒数来表示。
即用nm/mm来表示。
因此，这个数字愈小，表示分光仪的色散能力愈大光栅的分辨本领光栅的分辨本领指的它能分开相邻谱线的能力。
当然光栅分辨本领同它的角色散率有关。
但并不是一回事，两者有不同的概念。
如果波长λ+Δλ的谱线刚好能与波长λ谱线分开，在这个光谱区域的分辨本领的定义用R=λ/dλ来表示，称之为理论分辨率。
如图所示：分辨率可分为理论分辨率及实际分辨率。
理论分辨率比实际分辨率大。
理论分辨率的数等于mN。
用下式表示式中：m为光栅级次N为光栅的总线槽数。
数值上等于光栅的有效长度L(毫米)和线槽密度N(线/毫米)的乘积，因此上式可写为：R理论=mN=mLn由此可知，影响理论分辨率的因素是光谱级次，光栅有效长度，光栅的线槽密度以及光的入射角和衍射角。
R随这些因素增大而增大。
实际分辨率还要考虑到其他因素，例如光学系统的象散，仪器狭缝的实际宽度及色散能力，接受器的分辨能力等，因此R实际要比R理论小。
实际分辨率的表示方法，指出该仪器可以分辨开那些谱线组中的邻近线，这时可以选择谱线组中相距最近的两条谱线的平均波长入与其波长差Δ入之比来表示。
光栅的集光本领集光本领取决于光栅刻划面积的大小，因为光强正比于仪器相对孔径的平方值，故衡量集光本领只需比较相对孔径值的大小，而相对孔径D/f上的D值是指光栅刻划面积的等效直径值，即式中：h 光栅高度，B 光栅宽度，α 入射角。
凹面光栅凹面光栅与平面光栅的区别在于毛胚为凹球面反射镜刻成光栅的，在光电直读光谱仪中，凹面光栅本身既是色散元件，又是聚焦元件，由于凹面光栅分光仪的色差小，透镜吸收小，反射损失率小，所以能用到远紫外光谱区。
凹面光栅所产生的光谱完全符合光栅方程：d(sinα±sinβ)=mλ其中α：入射角β：衍射角m：光谱级数d：光栅常数入：衍射波长α和β在法线同侧时取十号，异侧时取—号，d是指球面上弦等分的刻线槽距。
罗兰(RowLand)于1882年发现凹面光栅所产生的光谱线的焦点可由下式表示：式中：α 入射角β 衍射角ρ 凹面光栅的曲率半径。
S 入缝到光栅中心的距离。
S’光栅面中心到谱线位置的距离。
罗兰发现，当其中一个解为：s =ρcosαs’=ρcosβ时，入射狭缝s，谱线s，及光栅面中心G在一个图上，该园称为罗兰圆。
圆的直径即为凹面光栅的曲率半径Po必须注意，光栅在G点是与园相切的，并不与它相重合，光栅的半径不是园的半径，而是它的直径，同时，该园是垂直于光栅刻线方向的。