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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,光栅作用：,光栅分类：,光栅：,126 衍射光栅,一、概述：,分光作用,能对入射光波的振幅或相位进行空间周期性调 制，或对振幅和相位同时进行空间周期性调制的光学元件。,振幅型和相位型（按调制方式）,透射型和反射型（按工作方式）,平面型和凹面型（按工作表面）,二维平面光栅、三维体积光栅（调制空间）,机刻光栅、复制光栅、全息光栅（制作方法）,光栅应用：,光栅光谱仪,1,二、光栅的分光性能,1、光栅的分光原理,衍射角,q,与,l,有关,1,2,1,0,1,2,3,4,-1,-2,-3,-4,1,2,3,多缝平面振幅透射型光栅,亮线位置公式,结论：,不同波长的同一级亮线，除零级外，均不重合，及发生色散,光栅光谱线：,对应于不同波长的各级亮线,光栅的夫朗和费衍射图样。,2,2、光栅方程（光程差的计算）,R,1,R,2,d,i,光栅面法线,R,1,R,2,d,i,光栅面法线,符号规则：光线位于光栅面法线异侧，取“-”号；反之，取“+”号,正入射时：,斜入射时：,光栅方程的普遍形式：,光栅常数,3,角色散：波长相差1埃的两条谱线之间的角距离,线色散：焦平面上，波长相差1埃的两条谱线之间的距离。,3.光栅的色散本事,4,4.光栅的自由光谱区：,由,得,光栅：,法布里珀罗标准具：,自由光谱范围大,自由光谱范围小,5,5、光栅色辨别本事,是指辨别两条波长差很小的谱线的实力即辨别两条很靠近的谱线的实力。,依据瑞利判据，当l l 产生的谱线的位置落在l的同级,谱线的零点上时，两个谱线刚好被分别。,l,l+Dl,光栅所能辨别的最小波长差,光栅的色辨别本事,谱线的角半宽度,6,则有：,因此：,光栅线数,光谱级次,光栅：,法布里珀罗标准具：,m=1或2，N很大,N0.978，m很大,7,三、几种典型光栅,（一）平面光栅,1、光栅的光强分布,衍射调制,谱线位置,干涉的零级谱线与中心衍射极大重合,光栅的色辨别本事,问题：,m,A 受衍射调制 I,没有色散的零级占了总能量的很大一部分,缘由：,8,将衍射的极大方向变换到高级谱线（有色散的谱线）上。,（二）闪烁光栅平面反射光栅,特点：,解决：,刻槽面与光栅面不平行,两者间有一角度闪烁角,衍射面,光强度分布,最大的方向,栅面法线,i,q,g,i,q,d,a,刻划面法线,g,1、光强度分布最大的方向满足反射定律：=,2、衍射级次应由光栅方程确定,功能：,使单个刻痕面衍射的中心极大与槽面间干涉零级主极大分开，从而使光能量从干涉零级转移并集中到某一级光谱上去,9,入射角,i,=,，=0,依据光栅方程,（取号是因为考察方向与入射光在光栅面法线同侧）,2.光栅面,刻槽面,光栅面法线,i,g,d,a,刻槽面法线,g,光栅面,m1,m0,m2,n=0,衍射角,当m1,，对应,即,称 为1级闪烁波长,入射光的反方向（几何光学的反射方向）,垂直槽面入射（“自准条件”入射）,1.刻槽面,相当于单缝(衍射面）,衍射零级主极大,此时衍射的零级主极大（光强最大值）正好和1级光谱重合（在,g,方向上），1级光谱获得最大的光强度,10,应用时是依据lB，确定g由于中心衍射有确定的宽度，所以闪烁波长旁边的谱线也有相当大的强度，因而闪烁光栅可用于确定的波长范围。,l,B,(,中心波长),波长 的其他级次的光谱都几乎和衍射极小位置重合，80能量转移并集中到1级光谱,闪烁光栅在同一级光谱中只对闪烁波长产生极大光强度，而对其他波长不能产生极大光强度。,对lB 的一级光谱闪烁的光栅对lB/2的2级光谱和 lB/3的3级光谱也闪烁。,结论：,11,（三）阶梯光栅,平行的平面玻璃板成阶梯状排列而成的相位光栅,如图所示,atg,q,a/cos,q,q,q,q,a,h,A,C,B,阶梯光栅,阶梯光栅的方程为：,12,对于反射式，有 2,h,-,q,a,=m,l,q,a,h,q,辨别本事很高,光谱范围很小。,特点：,h较大，m很大（闪烁级次很高）,用于超精细结构小范围光谱分析,d=a，又a较大，中心衍射极大中只有一个或至多二次主极大,13,（四）正弦（振幅型）光栅,正弦（或余弦）光栅其振幅透射系数是正弦（或余弦）型分布（如图）可表示为：,正弦光栅通过记录两束有确定夹角的平面波的干涉图而得到,光栅的衍射强度分布单元的衍射因子,14,单元的衍射因子,光栅的衍射强度分布,15,其衍射强度分布曲线如图，明显，只有0，1级共三个谱线。,16,
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