大學物理實驗報告系列之衍射光柵

40-2）

由上式可知，光柵光譜具有以下特點：光柵常數d愈小(即每公釐所含光柵刻線數目越多)角色散愈大；高階數的光譜比低階數的光譜有較大的角色散；衍射角很小時，式（40-2）中的，色散率d可看作一常數，此時與成正比，故光柵光譜稱勻排光譜。

4．光柵常數與汞燈特徵譜線波長的測量

根據方程（40-1）式可知，若已知入射光在某一級某一條光譜線的波長值，並測出該譜線的衍射角，就可以求出所用光柵的光柵常數d。反之，若已知所用光柵的光柵常數，則可由（40-1）式測出光源發射的各特徵譜線的波長。角的測量可由分光計進行。

【實驗內容】

光柵常數與光波波長的測量

（1）以綠色光譜線的波長 = 546．07nm為已知。測出其第一級（k = 1）光譜的衍射角。為了消除分光計的偏心差，應同時讀出分光計左、右兩游標的讀數。

對 k = +1時，記下s1、s2；對k = -1時，記下s1′、s2′。則所測得的為：

重複測量6次,計算d值及其不確定度u（d）。

（2）以綠色譜線測量計算所得的光柵常數d為已知，按上述步驟分別測出紫色和兩條黃

色譜線的角，各測一次，求出各自的波長值。

3．從汞光譜的兩條黃線算出與，求出光柵的色散率d。

【資料**與資料記錄】

綠光由公式分別求出，填入**中。

由公式求得

紫光由公式求得：當k=1時推出於是其中

由公式求得

【小結與討論】

（1）做此實驗觀察了光柵的衍射光譜，理解了光柵衍射的基本規律，進一步熟悉了分光計的調節與使用，測定了光柵常數，角色散率。達到了實驗的預期要求。

（2）討論：對於同一光源,分別利用光柵分光和稜鏡分光有什麼不同?

光柵分光：光波將在每個狹縫處發生衍射，經過所有狹縫衍射的光波又彼此發生干涉，這種由衍射光形成的干涉條紋是定域於無窮遠處的。光柵在使用面積一定的情況下，狹縫數越多，解析度越高；對於光柵常數一定的光柵，有效使用面積越大，解析度越高。

稜鏡分光：稜鏡也是分光系統中的乙個組成部件，因稜鏡色散力隨波長不同而變化，所在寬入射角寬波段偏振分光稜鏡。稜鏡解析度隨波長變化而變化，在短波部分解析度較大，即稜鏡分光具有「非勻排性」，色譜的光譜為「非勻排光譜」。

這是稜鏡分光最大的不足。