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衍射光柵介紹

2017-03-25 14:00 瀏覽:172    評論:0       
核心摘要:能等寬等間隔地分割入射波前的、具有空間周期性結構的光學元件。常作為色散元件來分離不同波長的譜線。光柵分透射光柵和反射光柵
 能等寬等間隔地分割入射波前的、具有空間周期性結構的光學元件。常作為色散元件來分離不同波長的譜線。光柵分透射光柵和反射光柵兩類。透射光柵按透射率函數的不同可分為普通的矩形透射率光柵和正弦光柵兩種。閃耀光柵是反射光柵的一種,有較高的能量利用率,凹面反射光柵能自動聚焦成像。根據制作方法的不同,可分劃線光柵、復制光柵和全息光柵3種。

      所有光柵的基本原理均相同。以平面透射光柵為例,在平板玻璃上用金剛石刻刀刻劃等寬等間距的平行刻線,未刻部分能透光,刻劃部分因漫反射而不透光,這等效于大量等寬等間距的平行狹縫。設縫寬為a,不透光部分寬度為b,則相鄰兩縫的間距d=a+b稱光柵常數。是光柵的重要參量。光柵的實驗裝置如圖1 ,單色縫光源與光柵的狹縫平行,放置在透鏡L1的物方焦面內,從L1射出的平行光垂直入射到光柵上,光柵的每條狹縫都將產生單縫衍射,衍射角為θ的所有衍射光被透鏡L2會聚于幕上的P處 ,相干疊加的結果決定了P處的總光強 。幕上干涉主極大的位置由下述光柵方程給定:   dsinθ=kλ   (k=0?±1,±2,……)   整數k稱干涉級,λ為波長。不同波長的主極大位置不同,故光源為復色光時,不同波長成分的主極大彼此分離而成光譜,稱光柵光譜。各級主極大的強度要受到單縫衍射的限制,級次愈高強度愈弱,但不同譜線分得愈開,如圖2所示。圖中虛線表示單縫衍射的分布曲線。注意到所有波長的零級干涉主極大均重合在一起,并落在單縫衍射的中央極大處,無色散的零級主極大占了大部分能量,能量利用率較低。反射式閃耀光柵可把衍射中央極大閃耀到某一級光譜處,大大提高了能量利用率。   

圖1   

圖2   波長差相差一個單位的兩譜線分開的角間距稱為光柵的角色散率,用來描述光柵分開譜線的能力,它由下式給出: 

  描述光柵分辨譜線能力的物理量稱色分辨本領,其定義為R=λ/Δλmin ,Δλmin是剛能分辨的最小波長差,由瑞利判據(見夫瑯和費衍射)確定。光柵的色分辨本領為R=kN,N為光柵的總縫數。
(責任編輯:小編)
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