刘 亮，熊永红，曾志杰，李莉君，范淑媛

（华中科技大学物理学院，湖北武汉430074）

1 引 言

分光计通过精确测量光栅与望远镜的转角，来测定光栅常量.实验时一般采用固定光栅而转动望远镜的方式，可以称之为“转筒式”.“转筒式”测量方法的前提是入射光线与光栅平面严格垂直，即正入射[1].正入射的优点有：1）理论推导过程及计算表达式简单；2）操作便捷，可重复性较好；3）实验现象明显，有对称的衍射条纹.但学生目测入射光和光栅是否垂直会引入一定误差，而且垂直入射只是光栅衍射的一种特殊的情况，所以缺乏对光栅衍射的全面了解.除了正入射法，还可以采用最小偏向角法[2]，避开斜入射带来的误差问题，但其对平台的调整要求更高.除此之外，上述2种“转筒式”测量方法均由手动操作完成，转动过程中观察者的眼睛要跟着镜筒一起动，若将分光计改为自动测量，将会带着一个“大尾巴”（即传感器的数据线）来回摆动，很不方便.

基于以上原因，我们在做分光计拓展实验内容时，采用逆向思维的方法，将转动望远镜的方式改变为转动光栅的方式，进行了理论设计、数值模拟和实验研究，设计了“动栅式”分光计.“动栅式”分光计有以下几个优点：1）转变了思维模式，避免了偏离正入射引入的误差；2）观察到了新的实验现象，当调节望远镜筒与准直管夹角逐渐变小至零度时，衍射图像中的条纹会依次消失，先是长波长对应的条纹消失，后是短波长对应的条纹消失，可以推导出每种波长消失的“临界角”；……