衍射光栅在光谱分辨中的作用

在一块平玻璃上刻画N+1条等间距的平行线，就构成了一块N条狭缝的光栅。相邻两条刻线之间的玻璃就是一条狭缝，如果用单色平行光照射这N条缝，则等效于N个以相同相位振动的波源。因此，光屏上的光强应为N个相干点光源发出的光的相干叠加，如图5—26所示。

图5—26　N个相干点光源的相干叠加

设透光部分宽度为a，不透光部分宽度为b，将光栅的周期d=（a+b）称为光栅常数。普通光栅在1cm长度范围内可有几百乃至上万条透光缝，光栅常数为，这里N为缝数。

光栅衍射的光强分布如图5—27所示，其基本特征如下：①存在着一系列被称作主极大的细而明亮的明条纹，在主极大间较宽的范围内，分布着一些称作次极大的光强很弱的明条纹；②主极大的位置与狭缝数目N无关，随着N增加，条纹宽度变窄，强度增加；③相邻主极大间有（N-1）个极小和（N-2）个次极大，当N很大时，由于次极大强度很弱，以致无法看清时，形成了较宽的暗背景；④主极大的光强在空间有一定分布，如图5—27中虚线所示，其形状与单缝衍射光强分布相同。这主要是因为有一定的缝宽，通过每一狭缝的光都产生了单缝衍射。(www.xing528.com)

图5—27　光栅衍射的光强度分布

当用白光照射时，由于入射光中包含着各种不同的波长成分，它们之间是非相干的，因此每个波长的光都会形成各自的衍射光强分布，而不同波长的光形成的各级主极大在空间位置不同，从而形成了光栅光谱。由于每一谱线都细而明亮，很容易被分辨开，从而使衍射光栅成为一种重要的分光元件