宋元军 牛振风

(河北北方学院理学院 河北 张家口 075000)

光栅是光学实验中常用的一种分光器件．基于良好的色散功能，光栅在光谱分析和光谱仪中有重要的应用[1～4]．角色散是反映光栅色散特性的一个关键技术指标．光栅角色散基于分光计的实验研究已是令人感兴趣的教研课题[5]．

1 实验原理

1.1 基本原理

光栅的角色散是光栅的一项重要技术指标，根据文献[6]，光栅角色散为

(1)

其中，Δφ为波长非常接近的两谱线的衍射角之差，Δλ为相应的波长差．

光栅角色散的理论基础是光栅方程

lsinφk=kλ(k=0, ±1, …)

(2)

由上式可得

(3)

根据式(1)～(3)，有

(4)

式(4)表明，当光栅常数l取定值时，光栅角色散与衍射级数和光波波长有关．

1.2 测量原理

当入射光栅面的光为平行光时，这时的衍射为远场衍射．要想方便地观测这种衍射，需用具有汇聚功能的光学器件．考虑到要观测的双黄线的衍射角之差很小，大焦距凸透镜实验室一般又比较缺乏，我们选用自组光具组来完成实验．

设s,f′1和f′2分别为两片透镜的间距和像方焦距．根据参考文献[6]，相应光具组的像方焦距为

(5)

图1中，H和H′分别为光具组的物方主点和像方主点，AD和A′D′分别为物方主面和像方主面，f′为光具组的像方焦距．由于光具组的物方和像方处于同一种介质空气中，物方节点N和像方节点N′分别与H和H′重合[6]．ab，cd为汞谱1级双黄线相对应的两束平行光，Δφ为汞谱1级双黄线的衍射角之差．

图1 测量原理图

由于

Δφ≪1°

(6)

在光具组的像方焦面上，汞谱1级双黄线的间距为

Δx=f′Δφ

(7)

利用式(1)和式(7)，可……