05-19-03
衍射光栅 衍射光谱
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衍射光栅
虽然我们可以利用单缝衍射条纹来测定光波的波长，但是要想使单缝各级衍射条纹分开， 缝宽 必须甚小，太小，通过的光强又太弱，为了克服这一困难，实际上测定光波的波长时，往往利用光栅所形成的衍射现象。 |
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 光栅的衍射条纹是单缝衍射和多光束干涉的综合效果。（右图为衍射图样）
单缝衍射效应
a）衍射图样中的各级明纹的亮度增强了。
b）若 角适合
那么从每条狭缝衍射出的光都将由于单缝的衍射而自行抵消，在屏上仍形成暗纹。
多光束干涉
a）在上述重叠的衍射图样中，任一衍射极大处的光强度，并不都等于每一单缝所发出的衍射光在该处的光强度之和，这是因为组成光栅的各条单缝都在同一波前上，它们发出的衍射光都是相干光，在屏幕上还要发生多光束干涉。
b）光栅的主极大公式
当衍射角为时，从各狭缝对应点沿衍射角方向发出的平行衍射光是相干光。经透镜聚焦后到达屏幕 处，形成一条平行于狭缝的直线，由于透镜的等光程原理，其中任意两条相邻对应衍射光之间光程差都为：
式中， 称为光栅常量。
即当角为下述条件时，
 （1）
在处形成一条明条纹。由于它是由多束光干涉加强叠加而成，所以强度极大，故称为光栅的主极大明纹。
缺级条件
上述光栅的主极大公式只是出现明纹干涉主极大的必要条件，因为当衍射角满足主极大条件的同时，若角也满足单缝衍射的暗条纹条件，即
这时在屏幕的处应该出现多光束干涉明纹主极大的位置，却出现了暗条纹，这就是缺级现象，缺级条件为
 （2）
请看详细解释。
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1. ，记住光轴与屏幕交点处形成中央明纹，与 对应的明条纹分别称为1级、2级、3级…光谱，屏幕两侧条纹明暗相间。
2.白光入射，各单色光由于波长不同，将形成衍射光谱。
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每级光谱中靠近中央条纹的一侧为紫色，远离中央条纹的一侧为红色。由于各谱线间的距离随着光谱的级次增加而增加，所以级次高的光谱彼此重叠。
3.因为衍射角 不可能大于 ，这就限制了所能观察到的明条纹数目。
4. 越大，即光栅的缝数越多，明纹将越亮。
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