2022年光栅的制作及其衍射特性分析研究.docx

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1、精品学习资源光栅的制作及其衍射特性的讨论试验原理1.光的干涉原理当两束相干的平面波以肯定的角度相遇时，在他们相遇的区域内便会产生干涉，其干涉图样在某一平面内是一系列平行等距的干涉条纹，其强度分布就是按余弦规律而变化， 即干涉图样的强度分布是1）式中的、，、是两列平面波的振幅，、是对应的空间相位函数；当两束相干光的相位差为的整数倍时，即欢迎下载精品学习资源 全息光栅空间频率 周期）的掌握如图 2所示，波长为的、两束相图1两束平行相遇所形成的干涉图形欢迎下载精品学习资源干光与 P平面法线的夹角分别为和，它们之间的夹角为；这两束相干的平行光相干叠加时所产生的干涉图样是平行等距的、明暗相间的直条纹，条

2、纹的间距d可由下式打算：2）当两束对称入射 ,即时3 ）当很小时有4 ） 如所制光栅的空间频率较低时，两光束的之间的夹角不大，就可以依据4）式估算光栅的空间频率；详细做方法是：把透镜放在、两光束的重合区，就两光束在透镜后焦面上会聚成两个亮点，如两个亮点之间的距离为，透镜的焦距为，就有5）将5 ）带入 4）式得到6）1 / 4欢迎下载精品学习资源即光栅的空间频率为如图 2所示，将白屏放在透镜的后焦面上，依据亮点的距离估算光栅的空间频率 全息光栅的槽形掌握PX0图2 估测光栅空间频率的光路示意图由于全息光栅是通过记录相干光场的干涉图形而制成的，因此，其光栅的周期结构与两个因素有关：干涉图样的本身周

3、期结构；记录干涉图样的条件；干涉图形是余弦条纹，那么通过暴光所制得的光栅是否也具有余弦正弦）型的周期结构呢？回答是不肯定的， 只有当记录过程是线性记录时，即曝光底片变黑的程度与干涉图样的强度成正比时，所制得的全息光栅才具有与干涉场相像的周期结构；为了明白线性记录的含义，下面简洁介绍一下全息干板的感光特性；照相干板的感光特性，通常是用黑度与曝光量的对数关系曲线来描述的，即图3 照像底片感光特性曲线曲线，或称作赫特Hurter ）德里菲尔德 Driffield ） 曲线，如图 3a）所示；但是在全息照相技术中，用干板的振幅透射率与曝光量的关系曲线 所示；振幅透过率是出射光与入射光复振幅之比，曝光量

4、是光强度与曝光时间的乘积；由于曲线只在中间一段近似为直线，所以有线性记录和非线性记录两种情形；记录时，调整两相干光的光强度比值在的范畴内变化，如将曝光量掌握在曲线的直线范畴内变化，这样纪录的复振幅透射率就与入射光的光强度变化有线性关系；因此，称为线性记录；假如曝光量不在曲线的直线范畴内变化，就复振幅的2 / 4欢迎下载精品学习资源透射率与入射光强度的变化就不存在线性关系；因此，称为非线性纪录；3）检查光栅的正弦性及其空间频率几何光学方法：将制备的光栅直接置入激光细光束中，在远处屏上将得到其衍射图样，如图 4所示；由于光栅至屏的距离远大于光栅间距，此衍射图样为夫琅和费衍射图样，亦即其频谱；假如光

5、栅的频谱只有0级和级三个亮点，就说明此光栅是正弦型的；假如频谱中显现级亮点，就说明此光栅为非正弦型；依据光栅至屏的距离 ，以及频谱中级两亮点之间的距离，就可运算出光栅的实际空间频率为什么？）；明显将实空间频率与要求的空间频率相比较，并分析产生误差的缘由；物理光学方法：用分光计测量本试验制作的光栅样品的空间频率；可用汞灯作光源，利用绿色谱线测量；已知其波长为 =546.1nm；请自行设计测量方法和运算公式；试验仪器光学平台 全息台）， He-Ne激光器，定时器，快门，50%分束镜，平面镜，全息干板，像屏，底片夹，透镜，显定影用具等；试验内容制作的全息光栅及特性测量一、光路的设计与排布1、设计：

6、依据全息光栅的制作原理，自行设计记录一个空间频率为的全息光栅的全息光栅的试验光路；要求将光路图画在预习报告上，并说明设计思路；光路设计的原就是：1） 全部光束必需出自同一台激光器；2） 充分利用全息防震平台的面积1.2m 0.8m，光路的排布应以便利操作为宜；3） 尽可能少用光学元件，4） 选取合适的路径，使相干光束达到等光程；2、光路的排布： 依据所设计的光路图，在防震台上排布光路；请把光路排布中遇到的问题、解决的思路和方法写在试验报告中；光路排布的原就是：1） 各光学元件必需调到共轴，光束走向应相对于台面保持平行，以获得一样的偏振态，防止相干不完全；2） 依据要求的光栅空间频率，运算两束相干光的夹角，并依据运算值排布光路；3） 全息干板应与两光束对称放置；4） 选取合适的分束镜分束比，以及合适的扩束镜倍数，以获得合适的光强比 摸索题1. 什么是一块质量好的光栅？2. 什么是低频光栅？什么是高频光栅？制作时的难度有何不同？3. 光栅的主要参数是什么？光栅常数取决于哪些条件？4 / 4欢迎下载