光栅二次分光理论在实验教学中的应用

摘要

在大学物理光学实验教学中,分光实验是必做的基础性实验,棱镜和光栅是最基本的分光元件,在分光仪上可观察到棱镜光谱和光栅光谱,但二者的分光机理不同,棱镜光谱属于几何光学的范畴,而光栅光谱属于波动光学的范畴.在分光仪上若将复色光先通过棱镜分光再通过光栅进行二次分光,可以将由光的色散而形成的一级彩色光谱转化成由单缝衍射及缝间干涉而形成的多级彩色光谱.利用光栅进行二次分光时,由于既考虑单缝衍射也考虑了缝间干涉,得到的光谱线非常细锐非常明亮,既方便观察光谱线也便于精确测量衍射角及折射角,减小实验误差,进而可以非常方便地测出棱镜的折射率、光波波长及光栅常数.分光实验中将棱镜和光栅两种分光机理不同的分光元件组合起来进行分光,便于学生更进一步理解几何光学和波动光学之间的关系.棱镜光栅组合分光这一方法在大学物理光学元件分光理论及实验教学中都具有一定意义,也是对光学元件分光理论及实验教学的拓展和完善.