衍射光栅

2005/1/6/14:29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。

光栅衍射条纹的成因

光栅的衍射条纹是单缝衍射和多光束干涉的综合效果。

　　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）