透射振幅光柵的光譜特性分析畢業(yè)論文(編輯修改稿)
2025-07-25 23:46 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 光柵的幾個光譜特性參數(shù)是相互獨立的，設(shè)計時應(yīng)都考慮，這樣光柵性能達(dá)到最好。同時也給出了參考文獻，這其中有中文的也有外文參考文獻，這也是這篇論文得以形成的主要幫助。文章最后附上了對導(dǎo)師的致謝感言及附錄。2 光的衍射原理及夫瑯禾費衍射 光的衍射基本理論惠更斯原理：光波在空間傳播，是振動的傳播，波在空間各處都引起振動，波場中任一點，即波前中任一點都可視為新的振動中心，這些振動中心發(fā)出的光波，稱為次波。次波又可以產(chǎn)生新的振動中心，繼續(xù)發(fā)出次波，由此使得光波不斷向前傳播。新的波面即是這些振動中心發(fā)出的各個次波波面的包絡(luò)面，用次波的模型可以很容易解釋光的衍射現(xiàn)象?；莞狗颇恚悍颇l(fā)展了惠更斯的光傳播理論，他提出那些次波發(fā)生干涉即次波的相干疊加。具體就是將波前上所有次波中心發(fā)出的次波在P點的振動疊加，即得到該波前發(fā)出的波傳到P點時的振動。得到的一般公式為：其中為次波源發(fā)射球面波到達(dá)場點；為次波源自身的復(fù)振幅；ds為次波源波前微分面元；f為傾斜因子；K為比例系數(shù)。菲涅耳基爾霍夫衍射積分原理：基爾霍夫在菲涅耳的基礎(chǔ)上進一步明確了各因子的表達(dá)式，具體化為 在傍軸衍射情況下，結(jié)合爾霍夫衍射的邊界條件還可進一步化為 夫瑯禾費衍射的實驗裝置及圖樣 如圖為衍射裝置。 平行光入射，用凸透鏡成象于像方焦平面。相當(dāng)于各點發(fā)出的次波匯聚于無窮遠(yuǎn)處。即是平行光的相干疊加。其中單縫寬度為aL2F2F1L1P （夫瑯禾費衍射的實驗裝置布置）（）得到的衍射實驗圖片為 （夫瑯禾費衍射的實驗圖片）（） 夫瑯禾費衍射的基本理論分析 夫瑯禾費衍射強度分布積分方法： P點光來自同一方向，傾斜因子相同。不同方向的光，滿足近軸條件傾斜因子為常數(shù)1。則上式化為 其中 令 則 其中，為Q點發(fā)出的沿光軸方向的次波在光軸上的F點所引起的復(fù)振幅； ,為通過整個狹縫的光沿光軸方向傳播時在光軸上的F點所引起的振動,即復(fù)振幅。則為光軸上F點處的光強。,為單縫（單元）衍射因子。 則通過以上推導(dǎo)強度分布為 如果入射光的傾角為， （夫瑯禾費衍射的實驗圖片）（）則，光在法線同側(cè)，取+；異側(cè)， 取。 。 夫瑯禾費衍射圖樣的特征（1）極值點：由強度分布公式 ，即 由此得 分別求解以上兩方程得所有的極值點單縫夫瑯禾費衍射中央最大值的位置 由 ，解得滿足 的那個方向，即 （中央最大值位置）也就是在焦點處，光強最大。這里，各個次波相位差為零，所以振幅疊加相互加強。單縫夫瑯禾費衍射最小值位置由，解得滿足 的一些衍射方向，即 （最小值位置）這些位置為暗點。該式稱為單縫衍射的零點條件。單縫夫瑯禾費衍射次極大位置在每兩個相鄰最小值之間有一極大值，這些極大值的具體位置可由超越方程 解得 ，通過圖解法，我們可求得以下值 （2）亮條紋角寬度（相鄰暗條紋之間的角距離）由單縫衍射的零點條件，可知在很小時，可近似為，從而相鄰暗條紋之間的角距離為 而零級主極大 ，其半角寬度為 即衍射的反比關(guān)系。3 透射振幅光柵的衍射 透射振幅光柵概述光柵有反射光柵和透射光柵兩大類，在玻璃片上刻有大量等寬間距的平行刻痕，在刻痕處，因為玻璃變毛，入射光線發(fā)生散射，幾乎是不透光的，而相鄰兩刻痕之間的光滑部分與一個狹縫相當(dāng)，1cm的寬度上可達(dá)10000條以上，若刻痕的寬度為，則叫做光柵常數(shù)，當(dāng)刻痕為10000條，則光柵常數(shù).當(dāng)一束平行單色光垂直入射到光柵上，對光柵中每一狹縫，都可以產(chǎn)生衍射效應(yīng)，并在屏幕上形成各自的衍射圖樣. 光柵衍射條紋的分布于單縫衍射情況不同，在單縫衍射中，中央明條紋寬度很大，其他各級明條紋寬度較小，狹縫數(shù)目越多，則屏幕上明條紋變得越亮越細(xì)窄，且分得越開，，并且從個狹縫射出的光束相互之間要發(fā)生干涉，所以最后形成光柵衍射條紋的并不只是由單個狹縫所起的作用，而更重要的還有許多狹縫發(fā)出的光束之間的干涉，光柵衍射條紋是在單縫衍射的基礎(chǔ)上，縫與縫之間的干涉作用的總效果. 單色光照射透射振幅光柵實驗?zāi)Ｐ桶慈鐖D空間方位布置實驗裝置。由圖可知其與單縫夫瑯禾費衍射的實驗裝置差不多，只是由單縫變?yōu)橥干湔穹鈻拧? （單色光照射透射振幅光柵實驗裝置布置）（）得到的實驗圖片 （單色光照射透射振幅光柵實驗圖片）（） 單色光照射透射振幅光柵的理論分析 單色光照射透射振幅光柵的衍射強度分布平行的單色光入射，滿足近軸條件?？捎冒S條件下的的公式并僅對衍射屏透光部分求積分，即不透光部分的瞳函數(shù)為零。 其中N就是狹縫的總條數(shù)，后面的部分是對每一個狹縫的積分，求得入射光經(jīng)該狹縫后的衍射在P點引起的振動，即復(fù)振幅，為光的衍射 對所有狹縫的求和是將每一個狹縫射出的光在P點引起的振動即復(fù)振幅進行疊加，自然是相干疊加， 為光的干涉。物理過程為：每一個單狹縫的光在P點先進行衍射，衍射后的復(fù)振幅再進行干涉。設(shè)透射振幅光柵的每一狹縫寬度為b，不透光部分寬度為a，a+b=d，d為相鄰兩狹縫中心的距離，即光柵的周期。在這里設(shè)置的常數(shù)a與單縫夫瑯禾費中的單縫寬度a的意義不同，以區(qū)別計算。abd透射振幅光柵x （透射振幅光柵）（）由圖可知當(dāng)各狹縫中心發(fā)出的光波到達(dá)屏上的光程為，則有 ： 為相鄰兩狹縫中心發(fā)出的光到達(dá)P點的光程差。 在第j個狹縫中，位置在的點光源發(fā)出的光與狹縫中心發(fā)出的光到達(dá)P點的光程差， 即，上述積分化為 可見前面[]內(nèi)為單縫衍射的結(jié)果，對各個狹縫都是一樣的；后面[]內(nèi)為多縫之間干涉的結(jié)果。 最后在P點的振動是兩者乘積。上式進
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