衍射光栅的研究

[预习思考题]：

1.分光计要调整到什么状态？

2.写出光栅方程，并说明各量的物理意义？

3.光栅方程成立的条件是什么？在实验中如何使这一条件得到满足？

答：dsin＝k成立的条件是：平行光垂直入射。

在实验中，要调节好分光计的平行光管使其发出平行光。为使入射的单色平行光垂直入射到光栅平面上，必须使光栅平面反射回的十字像的竖线与分划板调整叉丝竖线及零级衍射线（白线）重合。

4.什么是光栅常数？表征光栅特征的参数除了d外，还有哪几个？如何进行测量？

答：表征光栅特征的参数除了光栅常数d外，还有光栅的角色散率ψ＝＝和光栅的分辨率本领 R＝＝kN（实际值小于理论估计值KN）。

在垂直入射条件下，只要测出光栅常数d、光谱级数k和与之相应的k，就可以求出光栅的角色散率ψ。

若测出光栅常数d、光谱级数k和暴露在入射光束中的光栅宽度L，就可以求出光栅的分辨本领R＝kN＝k

5.如果平行光与光栅平面成角，如何测光栅常数d？

答：如果单色平行光以光栅平面成角入射，则单色平行光与光栅法线夹角为=90-，则光栅方程为：

d(sin±sin)=kλ    (k=0、±1、±2…)

式中“+”号表示与在光栅法线同侧，“-”号表示在异侧。

设1、2分别是光栅法线两侧的衍射角，对第一级光谱线k=1，有

sin2+sin=λ/d, sin1-sin=λ/d.

 将上两式相加，得

sin1+sin2=2λ/d

d=2λ/( sin1+sin2)

显然，对于k＝1，只要把已知的λ和测出的1和2代入上式，就可求出光栅常数d。

6.光栅光谱的排列有何规律？

7.光栅在载物台上要调整到什么状态？

[实验后思考题]：

1.比较棱镜和光栅分光的主要区别。

2.分析光栅面和入射平行光不严格垂直时对实验有何影响。

3.应用光栅方程进行测量谱线波长的条件是什么？在实验中如何判断这些条件已经满足？

4.色散率的表达式中各量的物理意义及适用条件?

 5.观察钠黄光的谱线时，为什么每一级都可以看到两条谱线?

6.如果光栅平面和分光计转轴平行，但光栅刻线和转轴不平行，那么整个光谱排列会有何变化？对测量结果有无影响？若有影响，应怎样调节？

7.利用钠光（波长）垂直入射到1mm有500条刻痕的平面透射光栅上时，试问最多能看到第几级光谱？并说明理由。