光栅自问世以来，其应用范围从单一的光学领域延伸到其他领域。作为一种精密光学元件，光栅常数是其最基本的参数。利用实验准确测定光栅常数具有十分重要的意义。本文介绍几种实验测定光栅常数的方法及其优缺点。

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1 利用分光计测量光栅常数

最常见的方法就是在大学物理实验中，以低压汞灯为光源，利用分光计进行的光栅常数测定实验。

图1 光栅衍射成像示意图

1.1 实验原理

如图1所示，一束平行光线(波长λ)经光栅衍射后，衍射角a为狭缝宽度，b为相邻狭缝不透明部分宽度，d=a+b即为光栅常数。根据夫琅和费衍射理论，各个狭缝产生的衍射光相互干涉，同一方向(图中衍射角)的衍射光经透镜汇聚后，聚焦在焦平面所处的光屏E上，形成干涉条纹。根据相干条件，由光栅方程，可以得出：

根据上式，利用分光计测得K级谱线的衍射角，就可以算出d/sinKλ=。

对于数字城市的海量数据，始终浏览与交互只是局部数据，因此，分层分块才是海量数据快速管理的有力保障。下面介绍数据分层分块的基本过程：

1.2 优缺点

缺点：分光计调节比较麻烦，教学演示不适用。另外此实验要求平行光正入射到光栅上，实际操作时，光线都是斜入射，学生都是目测，容易带来较大误差，文献2数据说明，在角度＜20的情况下，误差才比较小。

优点：测量结果精度较高；使用范围广，很多高校学生实验都采用此方法。

2 利用激光器测量光栅常数

文献3介绍了利用激光器测量光栅常数的简单方法。

文献4介绍了一种利用CCD测量光栅常数的方法，结构示意图见图3所示。

图2 激光夫琅和费衍射示意图

2.1 实验原理

如图2所示，利用激光器垂直入射到光栅平面，在远处光屏上产生夫琅和费衍射，衍射图样是一些对称的光斑，在坐标纸上标出各级极大强度光斑的中心位置，然后用直尺测量出K级最大到中心的距离，同时测出光栅到光屏间距，算出代入光栅方程sindKλ=，即可推算出光栅常数。

2.2 优缺点

优点：实验仪器简单，操作也比较容易，适合于教学演示用。

优点：可用于工业上大规模检测光栅常数，计算机智能化处理，最大限度减少人为因素造成的误差。

缺点：结构较复杂，成本较高，虽减少人为因素误差，但受CCD等因素影响误差较大。

3 利用CCD测量光栅常数

提出了一种基于激光测径仪和激光二维扫描的光滑极限量规快速测量系统，系统地阐述了测量原理、测量流程、数据处理算法以及软硬件结构。其非接触式、无损式的测量方法，可以保证快速高效地完成塞规尺寸和形状误差项目的综合检定。通过不确定度分析可知，本系统满足给定尺寸范围内塞规检定的不确定度要求。本文所搭建的测量系统，为塞规一体化快速检定奠定了基础。

图3 CCD测量光栅常数示意图

3.1 实验原理

文献5介绍了一种利用干涉法测量光栅常数的方法，结构示意图见图4所示。

3.2 优缺点

为此，目前台州正以头门港区为核心港区，以大麦屿、海门为重点港区，统筹发展健跳、龙门、黄岩港区和其他港点的分层次布局，在开发格局上日趋完善。

缺点：误差较大。

4 利用干涉法测量光栅常数

激光器发出的光线，经校直系统变成平行光线后，垂直入射在光栅上，在光栅后面放置一个CCD相机，输出信号通过采集卡，最后输送到计算机中，经计算机相关软件处理，得到光栅常数。

图4 干涉法测量光栅常数示意图

4.1 实验原理

通过横向方向上移动光栅，改变各级衍射条纹之间的相位关系，进而改变相邻衍射条纹之间的干涉效应，从而完成光栅常数的测量。如图4光栅G的0级衍射光分别同+1级与－1级衍射光发生干涉，若横向移动光栅G距离为0.5d，相比平移前，此时0级衍射光与+1级和－1级衍射光之间的相位差将分别增加π，亦即原来干涉相长的区域此时干涉相消，原来干涉相消的区域此时干涉相长，当移动距离为 nd时，干涉条纹将发生n次完整的移动。实验时，通过测量移动距离，即可算出d。

4.2 优缺点

优点：原理新颖，装置简单，数据处理方便。缺点：只能用于低频光栅的光栅常数的测量，有一定局限性。

中心静脉置管术是危重病人抢救、急救复苏以及重大手术中监测和治疗必不可少的技术，它作为一项基本临床操作技能是麻醉医学继续教育的重要内容之一。中心静脉置管术通常采用颈内静脉和锁骨下静脉穿刺两种途径，但由于锁骨下静脉穿刺导致气胸的发生率（16.0%）高于颈内静脉（0.5%～5.0%）[2]，所以常首选颈内静脉穿刺途径。右侧的颈内静脉和上腔静脉几乎成一直线，并且右侧没有胸导管，而颈内静脉中路的穿刺方法可以避开颈总动脉，误伤动脉的几率降低，所以临床上常选择右侧颈内静脉中路进针的方法，即本研究中盲穿所示的方法，更适合用于临床教学。

5 其他测量方法

文献17介绍了应用扫描隧道显微镜精确测量光栅常数，还有用生物显微镜来测量，数不胜举，方法多种多样，有各自的优缺点，不在一一列举。

本文罗列了多种实验方法测量光栅常数，每种方法都有各自的优缺点，希望能够通过比较，加深同学们对光栅常数的理解，从而对大学物理的教学研究提供有利的帮助。

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