光柵原理

　　光柵也稱衍射光柵。是利用多縫衍射原理使光發(fā)生色散(分解為光譜)的光學(xué)元件。它是一塊刻有大量平行等寬、等距狹縫(刻線)的平面玻璃或金屬片。光柵的狹縫數(shù)量很大，一般每毫米幾十至幾千條。單色平行光通過光柵每個(gè)縫的衍射和各縫間的干涉，形成暗條紋很寬、明條紋很細(xì)的圖樣，這些銳細(xì)而明亮的條紋稱作譜線。譜線的位置隨波長(zhǎng)而異，當(dāng)復(fù)色光通過光柵后，不同波長(zhǎng)的譜線在不同的位置出現(xiàn)而形成光譜。光通過光柵形成光譜是單縫衍射和多縫干涉的共同結(jié)果。

　　衍射光柵在屏幕上產(chǎn)生的光譜線的位置，可用式  表示。式中a代表狹縫寬度，b代表狹縫間距，φ為衍射角，θ為光的入射方向與光柵平面法線之間的夾角，k為明條紋光譜級(jí)數(shù)(k=0，±1，±2……)，λ為波長(zhǎng)，a+b稱作光柵常數(shù)。用此式可以計(jì)算光波波長(zhǎng)。光柵產(chǎn)生的條紋的特點(diǎn)是：明條紋很亮很窄，相鄰明紋間的暗區(qū)很寬，衍射圖樣十分清晰。因而利用光柵衍射可以地測(cè)定波長(zhǎng)。衍射光柵的分辨本領(lǐng)R=l/Dl=kN。其中N為狹縫數(shù)，狹縫數(shù)越多明條紋越亮、越細(xì)，光柵分辨本領(lǐng)就越高。增大縫數(shù)N提高分辨本領(lǐng)是光柵技術(shù)中的重要課題。

　　早的光柵是1821年由德國(guó)科學(xué)家J.夫瑯和費(fèi)用細(xì)金屬絲密排地繞在兩平行細(xì)螺絲上制成的。因形如柵欄，故名為“光柵”。現(xiàn)代光柵是用精密的刻劃?rùn)C(jī)在玻璃或金屬片上刻劃而成的。光柵是光柵攝譜儀的核心組成部分，其種類很多。按所用光是透射還是反射分為透射光柵、反射光柵。反射光柵使用較為廣泛；按其形狀又分為平面光柵和凹面光柵。此外還有全息光柵、正交光柵、相光柵、閃耀光柵、階梯光柵等。

　　分光原理

　　由光柵方程可知，對(duì)于相同的光譜級(jí)數(shù)m，以同樣的入射角α投射到光柵上的不同波長(zhǎng)λ1、λ2、λ3.....組成的混合光，每種波長(zhǎng)產(chǎn)生的干涉極大都位于不同的角度位置；即不同波長(zhǎng)的衍射光以不同的衍射角β出射。這就說明，對(duì)于給定的光柵，不同波長(zhǎng)的同一級(jí)主級(jí)大或次級(jí)大（構(gòu)成同一級(jí)光柵光譜中的不同波長(zhǎng)譜線）都不重合，而是按波長(zhǎng)的次序順序排列，形成一系列分立的譜線。這樣，混合在一起入射的各種不同波長(zhǎng)的復(fù)合光，經(jīng)光柵衍射后彼此被分開。這就是衍射光柵的分光原理。