光柵原理是利用多縫衍射原理使光發(fā)生色散(分解為光譜)的光學元件,。它是一塊刻有大量平行等寬,、等距狹縫(刻線)的平面玻璃或金屬片,。光柵的狹縫數(shù)量很大,,一般每毫米幾十至幾千條,。單色平行光通過光柵每個縫的衍射和各縫間的干涉,,形成暗條紋很寬,、明條紋很細的圖樣,這些銳細而明亮的條紋稱作譜線,。譜線的位置隨波長而異,,當復色光通過光柵后,不同波長的譜線在不同的位置出現(xiàn)而形成光譜,。光通過光柵形成光譜是單縫衍射和多縫干涉的共同結(jié)果,。
衍射光柵在屏幕上產(chǎn)生的光譜線的位置,可用式![](https://img71.chem17.com/9/20220623/637915718818479472151.svg)
表示,。式中a代表狹縫寬度,,b代表狹縫間距,φ為衍射角,,θ為光的入射方向與光柵平面法線之間的夾角,,k為明條紋光譜級數(shù)(k=0,±1,,±2……),,λ為波長,a+b稱作光柵數(shù),。用此式可以計算光波波長,。光柵產(chǎn)生的條紋的特點是:明條紋很亮很窄,相鄰明紋間的暗區(qū)很寬,,衍射圖樣十分清晰,。因而利用光柵衍射可以精確地測定波長。衍射光柵的R=l/Dl=kN,。其中N為狹縫數(shù),,狹縫數(shù)越多明條紋越亮、越細,,光柵分辨本領(lǐng)就越高,。增大縫數(shù)N提高分辨本領(lǐng)是重要課題。
最早的光柵是1821年由德國科學家J.夫瑯和費用細金屬絲密排地繞在兩平行細螺絲上制成的,。因形如柵欄,,故名為“光柵”。現(xiàn)代光柵是用精密的刻劃機在玻璃或金屬片上刻劃而成的,。光柵是光柵攝譜儀的核心組成部分,,其種類很多。按所用光是透射還是反射分為透射光柵,、反射光柵,。反射光柵使用較為廣泛;按其形狀又分為平面光柵和凹面光柵,。此外還有全息光柵,、正交光柵、相光柵,、閃耀光柵,、階梯光柵等。
分光原理
可知,,對于相同的光譜級數(shù)m,,以同樣的入射角α投射到光柵上的不同波長λ1、λ2,、λ3……組成的混合光,,每種波長產(chǎn)生的干涉極大都位于不同的角度位置;即不同波長的衍射光以不同的衍射角β出射,。這就說明,,對于給定的光柵,不同波長的同一級主級大或次級大(構(gòu)成同一級光柵光譜中的不同波長譜線)都不重合,,而是按波長的次序順序排列,,形成一系列分立的譜線。這樣,,混合在一起入射的各種不同波長的復合光,,經(jīng)光柵衍射后彼此被分開。這就是衍射光柵的分光原理,。
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