光栅干涉的基本知识

　　光栅衍射干涉现象是，在某个方向，光栅各缝传出的衍射光波相差整数个波长，这个方向的光波获得叠加加强。不满足这一条件的方向，几乎没有光波。光栅衍射干涉现象具有对称的分光作用，和鲜明的方向性。

　　根据干涉加强条件得出，光栅一级衍射扩散角 sin a = λ/ d ，d 为光栅栅距。可以发现，不同波长的光波具有不同的衍射扩散角度，所以白光经过光栅衍射干涉后，会在屏幕上看到彩虹光带。这个作用相当于三棱镜。当然，与三棱镜相比，光栅衍射扩散角度正比于波长，扩散效果更好。所以，光栅常被用于光谱分析。生活中，我们经常看到 DVD 碟片上的彩带，就是光栅衍射现象。

　　据推测，光栅由模铸方法批量生产，通常玻璃材质，价格不昂贵，但是栅距参数选择受到很大限制。可见光光栅栅条密度，通常是每 mm 宽度线数 600 或者 1200 ，那么栅距 d = 1.666 或者 0.833 μm 。透射型单价大约 200 元，反射型的需要增加一道镀铝膜工序，单价大约 300 元。光栅面积与价格关系不大。教学用的光栅，每 mm 宽度线数 1000 ，栅距 1 μm ，材料是有机玻璃，不是无机玻璃，价格便宜一些，缺点是栅距随温度变化明显，不能用在有精度要求和有稳定性要求的实验中。

　　一级衍射扩散角度计算

　　如果实验者考虑波长稳定性好的光源，可以选择 He-Ne 激光器做光源，那么光源波长 0.633 μm ，为了获得更大的一级扩散角度，选择 L1200 型光栅，sin a = λ/ d = 0.633/0.833 = 0.76 ，a = 49.5 deg 。可以注意到，当波长大于半个栅距，2λ/ d > 1 ，所以，二级等高级次衍射并不存在。通常光栅栅距已知，通过一级衍射角度，可以测量光波波长。然后根据光波波长算式，λ= c '/ f ，也可以通过光栅一级衍射角度检测光波单向光速。