繞射光柵

把一張 CD 或 DVD 斜放在燈下，它的表面就閃現彩虹色，隨著你轉動而掃過。那道閃光不是顏料，而是來自數以千計的微小平行溝槽，它們就像一個繞射光柵。繞射光柵是一個刻有極多條等間距、緊密排列的狹縫或線的表面，它是我們把光分成各種顏色最銳利的工具。它回答的問題是：我們如何把光散成光譜，而且比稜鏡精確得多？

光柵其實是把雙狹縫實驗推到極致，用數千道狹縫取代兩道。和兩道狹縫一樣，只有在來自每一道狹縫的光都同步抵達時才會出現亮束，也就是相鄰狹縫之間的路徑差是整數個波長時：d sin(theta) = m lambda，其中 d 是相鄰線之間的間距、m 是級數、lambda 是波長。因為數千道狹縫必須全部一致，這些亮的極大值極為狹窄銳利，而且關鍵在於每一種波長都出現在自己的角度。送入白光，光柵就把它扇成一道乾淨的光譜；每毫米的線越多，顏色分得越開、越好。

繞射光柵是分光儀（spectrometer）的核心，科學家用這種儀器讀取一顆恆星、一團火焰或一個遙遠星系的光譜，藉此辨認其中含有哪些化學元素，每種元素都發出自己特有的一組波長。光柵比稜鏡精確，也不依賴玻璃的色散。一個誠實的提醒：同一種光會出現在好幾個角度，每個級數 m 一個，所以光柵會產生多重光譜（第一級、第二級等等），在高級數時可能互相重疊，使用者必須事先規劃。