图2.1.3 光栅刻槽断面图
2.1.6 预习与思考
①测未知谱线波长时，如果使用线性内插法，则应尽量选用未知谱线较近的两条谱线，为什么？
②对于不同的原子，是什么原因使里德伯常量发生了变化？
2.1.7 附录：衍射光栅
衍射光栅是摄谱仪的核心部分，下面对它的分光原理及主要性能如色散、分辨率、光栅闪耀等问题做简单介绍。
（1）光栅衍射及闪耀
图2.1.3是垂直光栅刻槽的断面放大图。它是在玻璃基板上镀上铝层，用特殊刀具刻划出许多等间距的刻线而制成的。每条刻痕呈现如图所示锯齿形，a为衍射槽面宽度，θ为光栅的闪耀角。当平行光入射到光栅上，由于槽面的衍射以及各个槽面之间的相互干涉，使得衍射光束强度分布按一定规律变化。当满足光栅方程时，即：
d（sin i±sinβ）＝kλ （2.1.10）
光强将有一个极大值。式中，i和β分别为入射角与衍射角；d为光栅常数；k＝±1，±2，…，为干涉级数；λ为出现亮条纹的光的波长。由于本仪器采用垂直对称式光学系统，即i＝β，光栅方程可写为：
2d sinβ＝kλ （2.1.11）
式（2.1.11）只给出各级干涉极大的方向，而各级干涉极大的相对强度决定于每个槽面衍射强度分布曲线。对一般的透射光栅单缝衍射的主极强方向在没有色散的零级光谱上，使衍射的各级光谱强度很低，而反射式闪耀光栅的基本出发点在于把单缝衍射的主极强方向从没有色散的零级转到某一级有色散的方向上去，以增大该级光谱线强度。可以证明，当i＝β＝θ时，横面衍射光最强，从θ衍射方向观察到光谱特别耀眼，故称为闪耀。这时光栅方程也可写作：2d sinβ＝kλ，式中k＝1，2，…，满足此式的波长称为闪耀波长。所以，对一块确定的光栅（d、θ一定），有第一级闪耀波长，第二级闪耀波长……习惯上在说明光栅规格时，闪耀波长通常是指第一级闪耀波长。
（2）光栅摄谱仪的色散
与棱镜摄谱仪一样，光栅摄谱仪的色散大小是描述仪器把多色光分解成各种波长单色光的分散程度的。我们把相邻两束单色光衍射角之差Δβ与波长差Δλ之比定义为光栅的角色散，对式（2.1.10），当入射角i一定时，进行微分得：
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