主题:请问光电技术专家,目前光栅有哪些形式、功能和用途,请为我简要介绍一下其材料组成及工作原理、价格情况,如能赐教将非常感谢!

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请问光电技术专家,目前光栅有哪些形式、功能和用途,请为我简要介绍一下其材料组成及工作原理、价格情况,如能赐教将非常感谢!
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光栅<br>
光栅分为透射光栅和反射光栅,常用的是反射光栅。反射光栅又可分为平面反射光栅(或称闪耀光栅)和凹面反射光栅。光栅由玻璃片或金属片制成。光栅是一种多狭缝部件,光栅光谱的产生是多狭缝干涉和单狭缝衍射两者联合作用的结果。<br>
光具有波粒二相性。<br>
干涉<br>
当频率相同、振动方向相同、周相相等或周相差保持恒定的波源所发射的相干波互相叠加时,会产生波的干涉现象。通过干涉现象,可以得到明暗相间的条纹。当两列波相互加强时可得到明亮的条纹;当两列波互相抵消是则得到暗条纹。这些明暗条纹称为干涉条纹。<br>
若两波光程差为d,波长为l,则当光程差等于波长l的整数倍时,两波将互相加强到最大程度,即<br>
            d = ± K l       (K = 0,1,2…)<br>
此时,两光波在焦点上将相互加强形成明条纹。<br>
相反,当两波的光程差等于半波长的奇数倍时,两波将相互减弱到最大程度,即<br>
            d = ±(2 K+1)&#8226; l/2       (K = 0,1,2…) <br>
此时,两光波在焦点上将互相减弱形成暗条纹。<br>
衍射<br>
光波绕过障碍物而弯曲地向它后面传播的现象,称为波的衍射现象。<br>
若以平行光束通过狭缝AB,狭缝宽度为a,入射角为j角方向传播,经透镜聚焦后会聚于P点,则AP与BP的光程差AC(△)应为<br>
                △=a sinj<br>
P点的明暗取决于光程差△。<br>
    对应于某确定角度j,如果狭缝可以分成为偶数波带( l /2),则在P点出现暗条纹。如果狭缝可以分成为奇数波带,则出现明条纹。<br>
    当j=0时,为零级条纹。<br>
    当j符合   a sinj = 2 K(l /2),K= ±1, ±2,&frac14;时,<br>
为暗条纹; <br>
      当j符合  a sinj = (2K+1) · (l /2),<br>
           K= ±1, ±2,&frac14;时,  为明条纹<br>
     随着K= ±1, ±2,&frac14;出现第一级、第二级 &frac14;明暗条纹。如下图。<br>
<br>
<br>
<br>
图10.5  单缝衍射条纹中亮度的分布<br>
<br>
其中 P0  点出现零级亮条纹,紫色光的条纹离P0 最近,红色光的条纹离P0最远,在P0 的两边排列着 P2 、 P1 、P1′、P2′各级光谱。<br>
    多缝干涉决定光谱出现的位置,单缝衍射决定谱线的强度分布。下图为平面反射光栅的一段垂直于刻线的截面。<br>
<br>
<br>
图10.6  平面反射光栅的衍射<br>
<br>
它的色散作用可用光栅公式表示<br>
        d(sina + sinq)= nl<br>
公式中a 和q分别为入射角和衍射角,整数n为光谱级次,d为光栅常数。若用a表示每一狭缝的宽度,c表示两条狭缝之间的距离,则(a+c)称为光栅常数。 a 角规定为正值;如果a角 和q角在光栅法线同侧, q取正值,异侧则取负值;当n=0时,即零级光谱,衍射角与波长无关,也就是无分光作用。当n不等于零时,衍射角或反射角q随波长而异,即不同波长的辐射经光栅反射后将分散在不同空间位置上,这就是光栅进行分光的依据。<br>
闪耀光栅<br>
非闪耀光栅其能量分布与单缝衍射相似,大部分能量集中在没有被色散的“零级光谱”中,小部分能量分散在其它各级光谱。零级光谱不起分光作用,不能用于光谱分析。而色散越来越大的一级、二级光谱,强度却越来越小。为了降低零级光谱的强度,将辐射能集中于所要求的波长范围,近代的光栅采用定向闪耀的办法。即将光栅刻痕刻成一定的形状,使每一刻痕的小反射面与光栅平面成一定的角度,使衍射光强主最大从原来与不分光的零级主最大重合的方向,转移至由刻痕形状决定的反射方向。结果使反射光方向光谱变强,这种现象称为闪耀。 <br>
辐射能量最大的波长称为闪耀波长。光栅刻痕反射面与光栅平面的夹角,称为闪耀角。<br>
光栅的特性可用色散率和分辨率来表示。<br>
    当入射角a不变时,光栅的角色散率可用光栅公式微分求得<br>
dq  /dl =n / d cosq<br>
式中dq  /dl 为衍射角对波长的变化率,也就是光栅的角色散率。当q  变化很小时,可以认为cosq=1。因此,光栅的角色散率只决定于光栅常数d和光谱级次n,可以认为是常数,不随波长而变,这样的光谱称为“均排光谱”这是光栅优于棱镜的一方面。<br>
在实际工作中用线色散率dl /dl 表示。对于平面光栅,线色散率为<br>
dl /dl = dq  /dl  · f = nf  / d cos q<br>
     式中f 为会聚透镜的焦距。由于cos q&raquo;1( q &raquo;6&ordm;) 则<br>
dl /dl = n f / d<br>
光栅的分辨率<br>
光栅分辨率R为:         <br>
R = l /Dl<br>
此式可写成<br>
R = l /dl = l/dl  ·  dl /dl = d q  /dl  · A&cent;<br>
式中<br>
dl /dl 为线色散率,<br>
    d q  /dl 为角色散率,<br>
    A&cent;为色散元 件的有效孔径。<br>
    由于d q  /dl  = n /d cos q ;又因A&cent;=N d cos q <br>
则         R = N d cos q N / d cos q = nN<br>
式中n为光谱级,N为光栅的总刻线数。<br>
由此可见,分辨率与光谱级数和光栅总刻线数成正比,与波长无关。在实际工作中,要想获得高分辨率,最现实的办法是采用大块的光栅,以增加总刻线数。目前,有些光谱仪已有254mm大光栅,起分辨率可达6&acute;105。<br>
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