光栅小知识_1.pdf

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1、 光栅小知识 自从年夫琅和费发明光栅刻划技术，直到近三十年，由于光栅刻划技术和复制技术进一步提高，光栅作为分光元件，应用越来越广。平行、等宽而又等间距的多缝装置称为衍射光栅。它是利用光的衍射和干涉现象进行分光的一种色散元件，衍射光栅有透射式和反射式两种，光谱仪常用的是反射光栅，它的缝是不透明的反射铝膜。在一块极其平整的毛坏上镀上铝层，刻上许多平行、等宽而又等距的线槽，每条线槽起着一个“狭缝”的作用，每毫米刻线有 1200 条、2400 条或 3600 条，整块光栅的刻线总数几万条到几十万条。反射光栅从形状上可分为平面光栅，凹面光栅和阶梯光栅。平面衍射光栅是在高精度平面上刻有一系列等宽而又等间隔

2、的刻痕所形成的元件。凹面衍射光栅刻划在球面或非球面上一系列等距划痕的反射式衍射光栅。阶梯光栅是由排列的像阶梯一样的一系列厚度和折射率都相同的透明玻璃或石英平行板光胶形成的。从制作方法上又可分为机刻光栅和全息光栅。在一般的反射光栅中，由于光栅衍射中没有色散能力的零级衍射的主极大占去衍射光强的大部分（80%以上），随着主极大的级次增高，光强迅速减弱。因此，使用这种反射光栅时，其一级较弱，二级衍射更弱。为解决这个问题，将光栅的线槽刻成锯齿形，使其具有定向“闪耀”能力，把能量集中分布在所需的波 长范围。将入射光的大部分能量集中到所需衍射级次的某个衍射波长附近，该波长称为“闪耀波长”，这种现象称为光栅的闪耀作用，这种光栅称为闪耀光栅，也称小阶梯光栅，倾角 e 为闪耀角。闪耀光栅的主要好处在于可使光能量集中在第一光谱级次（m=1）的b与第二光谱级次（m=2）的b/2 附近。a)在“自准”条件下（a=b=e），闪耀波长与闪耀角的关系为 2dSine=mbm，可根据 需要的闪耀波长bm来设计相应的闪耀角 e。b)光栅的闪耀并非只限于闪耀波长，而是在该闪耀波长附近的一定范围内也有相当程度的闪耀。c)闪耀光栅的特性。这种光栅的一级闪耀波长b1=560nm，有 86%的光强集中在一级，而其余 14%被分配在零级和其他各级中。从该图可以看出，该光栅的二级光栅光谱的闪耀波长b2=560/2=280nm。