Question

光栅衍射实验原理

Answer 1

光栅衍射实验原理如下：

光的衍射，光波遇到与其波长相等或小于其波长的障碍时，能绕过障碍。遇单缝时，衍射后在光屏上出现亮纹，由中间向两边依次变暗。而利用光栅衍射可得到明暗相间且亮度均匀的一排亮纹。

光栅的狭缝数量很大，一般每毫米几十至几千条。单色平行光通过光栅每个缝的衍射和各缝间的干涉，形成暗条纹很宽、明条纹很细的图样，这些锐细而明亮的条纹称作谱线。谱线的位置随波长而异，当复色光通过光栅后，不同波长的谱线在不同的位置出现而形成光谱。

光通过光栅形成光谱是单缝衍射和多缝干涉的共同结果。可以认为由一组等间距的无限长无限窄狭缝组成，狭缝之间的间距为d，称为光栅常数。当波长为入的平面波垂直入射于光栅时，每条狭缝上的点都扮演了次波源的角色，从这些次波源发出的光线沿所有方向传播。

由于狭缝为无限长，可以只考虑与狭缝垂直的平面上的情况，即把狭缝简化为该平面上的一排点。则在该平面上沿某一特定方向的光场是由从每条狭缝出射的光相干叠加而成的。

衍射光栅的原理：

通常所讲的衍射光栅是基于夫琅禾费多缝衍射效应工作的。描述光栅结构与光的入射角和衍射角之间关系的公式叫光栅方程。波在传播时，波阵面上的每个点都可以被认为是一个单独的次波源；这些次波源再发出球面次波，则以后某一时刻的波阵面，就是该时刻这些球面次波的包络面。

在发生干涉时，由于从每条狭缝出射的光的在干涉点的相位都不同，它们之间会部分或全部抵消。然而，当从相邻两条狭缝出射的光线到达干涉点的光程差是光的波长的整数倍时，两束光线相位相同，就会发生干涉加强现象。