衍 射 光 栅
物理实验中心
目 录
一、实验原理
1.衍射光栅和光栅方程
2.衍射光栅的角色散
三、实验内容及要求
1,分光计的调整
2,实验现象的观察
3.实验要求
二、实验仪器介绍
四、实验注意事项
一、实验原理
1.衍射光栅和光栅方程
衍射光栅,
光栅是具有空间周期性结构的用于分光的光学元件。
光栅分为透射光栅和反射光栅，若从形状上可分为
平面光栅和凹面光栅，按制作方法又可分为原制光
栅、复制光栅和全息光栅。平面透射光栅是由大量
等宽、等距、排列紧密的平行狭缝构成。
光栅常数,
设平面透射光栅的缝宽为 a，相邻两缝间不透光部分
的宽度为 b,d = a + b称为 光栅常数 。
光栅方程,
d
C
B D A
?
?
P P0
光栅
透镜
??? kd k ?? )s i n(s i n
0?? 时，有：
?? kd k ?s i n
2.衍射光栅的角色散
角色散是光栅、棱镜等分光元件的重要参数，
它表示单位波长间隔内两单色谱线之间的角间距。
（ rad/nm）
12 ??
??
?
?
?
?? kk
d
dD
由光栅方程对 λ微分,
可得光栅的角色散,
kd
kD
?co s
?
（ rad/nm）
1?
2?
k??
二、实验仪器介绍
汞灯
光源
控制
平行
光管
读数
照明
望远镜
载物盘
度盘
分光计
光 栅
度盘读数 1
0322 ??
9322 ??
9?
度盘读数 2
01 ?
?68 0168 ??
三、实验内容及要求
3,会用平面透射光栅测定光栅常数和光波波长
实验目的
1,观察光的衍射现象，加深对光栅衍射原理的理解
2．进一步熟悉分光计的调节和使用
4,学习测量角色散的方法
1,分光计的调整
分光计的调整要求,
（ 1）, 粗调要求：
望远镜、平行光管共轴，
且与主轴垂直
（ 2）望远镜的调节要求
调节目镜：叉丝清晰
调节载物台底角螺钉 B1,B2：使
平面玻璃反射的十字像清晰且与 P
点重合
（ 3）,平行光管调节要求：发出平行光，光栅刻痕与狭缝
平行。调节狭缝位置使缝像清晰，再观察左右衍射谱线，
调节 B2使其等高，调节缝宽使两黄光谱线清晰。
B1
B2
B3
光栅
2,实验现象的观察
十字像
叉丝
狭缝
黄二
黄一
绿光
3.实验要求
(2),求光栅常数 d和黄光谱线的波长 λ
(1),测汞光谱线的衍射角（一级绿光、黄光，二级黄光）
)(41 1212 右右左左 ????? ????k
(3),测光栅的角色散 （ 选作 ）
已知绿光谱线的波长 λ = 546.1nm,求光栅常数 d ± u(d) 。
求两条黄光谱线的波长 λ ± u(λ)（一二级都算）
用角色散公式 (1),(2)算二级黄光的角色散（选做）
四、实验注意事项
1.光栅是易损的光学元件，使用时要小心，不能用
手触摸光栅面。
2,汞灯在使用过程中不能频繁启闭；汞灯光线很强，
不要长时间直视。
谢 谢