衍射式光栅的原理_天天精选

发布时间:2023-01-29 21:56:48 来源: 哔哩哔哩

关于光栅的原理与计算:

光栅主要有两类,一种是反射式光栅,一般在金属表面进行刻画,以铝为代表;另一种是透射式光栅。光栅将光分开的原理和棱镜类似,利用了光的衍射,每一个在入射光与光栅表面的接触位置都可以看作为一个点波源。点波源为中心向四周振动,与周围相邻位置、相位相同的点波源产生衍射,最后得到单色光。

光栅的分光效果远好于棱镜,一般用在单色仪当中,用来使吸收光谱仪的光源产生单色光。如果要得到完整的吸收光谱,一般需要将单色仪进行旋转,或者使用多道检测器,同时得到不同波长的光。


(资料图)

相位相差一个波长的波相叠加得到一级衍射。零级衍射方向与入射方向一致。于是给出光栅的衍射与波长之间的关系式,也叫光栅方程。

其中,是入射角,是衍射角。当垂直入射时,入射角为0度。此时产生的零级衍射,n为0,因此衍射角也为0度,得到中心的一束明条纹。当产生的是一级衍射时,会得到两条一级明条纹,此时使平行光会聚则可以得到单色光。倘若入射光以一定的入射角入射,则会使得上述两条纹一条靠近零级衍射线,一条远离零级衍射线。

光栅的分辨率R可以通过下列公式计算:

dλ表示相邻两条谱线的波长之差。而n表示光谱级次,N表示光栅的总刻线数。

光栅的宽度W很明显为:

N是光栅的总刻线数,d是光栅常数,也是指光栅上最小重复周期的长度。

通常,光栅将光分开的能力强弱可以用色散率来表示,色散率有线色散率和角色散率,其中,线色散率Di可以用以下公式计算:

dl是相邻光谱线之间被分开的距离,dλ则是相邻光谱线的波长之差。

在实际使用时,常常也使用倒线色散率来对光栅的色散能力进行表征。

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