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光栅

光栅

又名:衍射光栅
分类: 仪器仪表
属性: 技术
最后修改时间: 2013年05月25日
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刻有大量按一定规律排列的刻槽(或线条)的透光和不透光(或反射)的光学零件。

  光栅是结合数码科技与传统印刷的技术,能在特制的胶片上显现不同的特殊效果。在平面上展示栩栩如生的立体世界,电影般的流畅动画片段,匪夷所思的幻变效果。光栅是一张由条状透镜组成的薄片,当我们从镜头的一边看过去,将看到在薄片另一面上的一条很细的线条上的图像,而这条线的位置则由观察角度来决定。如果我们将这数幅在不同线条上的图像,对应于每个透镜的宽度,分别按顺序分行排列印刷在光栅薄片的背面上,当我们从不同角度通过透镜观察,将看到不同的图像。

  光栅是利用多缝衍射原理使光发生色散(分解为光谱)的光学元件。它是一块刻有大量平行等宽、等距狭缝(刻线)的平面玻璃或金属片。光栅的狭缝数量很大,一般每毫米几十至几千条。单色平行光通过光栅每个缝的衍射和各缝间的干涉,形成暗条纹很宽、明条纹很细的图样,这些锐细而明亮的条纹称作谱线。谱线的位置随波长而异,当复色光通过光栅后,不同波长的谱线在不同的位置出现而形成光谱。光通过光栅形成光谱是单缝衍射和多缝干涉的共同结果。

  衍射光栅在屏幕上产生的光谱线的位置,可用式(a+b)(sinφ ± sinθ) = kλ表示。式中a代表狭缝宽度,b代表狭缝间距,φ为衍射角,θ为光的入射方向与光栅平面法线之间的夹角,k为明条纹光谱级数(k=0,±1,±2……),λ为波长,a+b称作光栅常数。用此式可以计算光波波长。光栅产生的条纹的特点是:明条纹很亮很窄,相邻明纹间的暗区很宽,衍射图样十分清晰。因而利用光栅衍射可以精确地测定波长。衍射光栅的分辨本领R=l/Dl=kN。其中N为狭缝数,狭缝数越多明条纹越亮、越细,光栅分辨本领就越高。增大缝数N提高分辨本领是光栅技术中的重要课题。

  最早的光栅是1821年由德国科学家J.夫琅和费用细金属丝密排地绕在两平行细螺丝上制成的。因形如栅栏,故名为“光栅”。现代光栅是用精密的刻划机在玻璃或金属片上刻划而成的。光栅是光栅摄谱仪的核心组成部分,其种类很多。按所用光是透射还是反射分为透射光栅、反射光栅。反射光栅使用较为广泛;按其形状又分为平面光栅和凹面光栅。此外还有全息光栅、正交光栅、相光栅、炫耀光栅、阶梯光栅等。

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