衍射的應(yīng)用applicationsofdiffraction(編輯修改稿)
2025-08-17 10:26 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 等其它因素決定 。 衍射主極大方向 ?0 ?衍 干涉主極大方向 ?干 d d 2)閃耀光柵的閃耀原理 下面，以反射式閃耀光柵為例，說明如何實(shí)現(xiàn) 干涉零級和衍射中央主極大方向的分離 。 B(最大強(qiáng)度衍射光方向） A(入射光法線 ) N(刻槽面法線 ) N(光柵面法線 ) ?0 ? ? ?0 ? ? ? dsin? 光柵平面 2)閃耀光柵的閃耀原理 假設(shè)鋸齒形槽面與光柵平面的 夾角為 ?0，鋸齒形 槽寬度為 d，則對于按 ? 角入射的平行光束 A 來說 ,其單槽衍射中央主極大方向?yàn)槠洳勖娴溺R反射方向 B。 ?0 d ? ? ? ? 2)閃耀光柵的閃耀原理 因干涉主極大方向由光柵方程 ( s in s in )dm? ? ???決定， 若希望 B 方向是第 m 級干涉主極大方向 ，則變換上面的光柵方程形式， B 方向的衍射角應(yīng)滿足 2 s in c o s22dm? ? ? ? ??? ?2)閃耀光柵的閃耀原理 考察右圖所示的角度關(guān)系，有 00 ? ? ?? ? ??????0 d ? ? ? ? 2)閃耀光柵的閃耀原理 又因 B 方向是單槽衍射中央主極大方向， 所以必有 ?＝ ?，即 00? ? ? ?? ? ?或 0 2? ? ??? 00 ? ? ?? ? ????????2? ? ???和 2)閃耀光柵的閃耀原理 這就是單槽衍射 中央主極大方向 同時為 第 m 級干涉主極大方向 所應(yīng)滿足的關(guān)系式。 因而有 02 s i n c o s ( 8 5 )dm? ? ??2 s in c o s22? ? ? ? ??? ?0 2 2? ? ?? ? ?????2)閃耀光柵的閃耀原理 若 m、 ?、 d 和入射角 ? 已知， 即可確定角度 ?時的 B 方向光很強(qiáng)，就如同物體光滑表面反射的耀眼的光一樣，所以稱該光柵為 閃耀光柵 。 02 s i n c o s ( 8 5 )dm? ? ???0 d ? ? ? ? 2)閃耀光柵的閃耀原理 若光沿 槽面法線方向入射 ，則 ?＝ ?＝ 0，因而 ?＝ ?＝ ?0。在這種情況下， (85)式簡化為 0M2 s i n ( 8 6 )dm???02 s i n c o s ( 8 5 )dm? ? ??00 ? ? ?? ? ??????0 d ? ? ? ? 2)閃耀光柵的閃耀原理 該式稱 為主閃耀條件 ,波長 ?M 稱為該光柵的閃耀波長， m 是相應(yīng)的閃耀級次，這時的閃耀方向即為光柵的閃耀角 ?0 的方向。因此，對于一定結(jié)構(gòu) (θ0)的閃耀光柵，其 閃耀波長 ?M ，閃耀級次和閃耀方向均已確定 。 0M2 s i n ( 8 6 )dm???2)閃耀光柵的閃耀原理 現(xiàn)在假設(shè)一塊閃耀光柵對波長 ?b 的 一級光譜閃耀 ，則 (86)式變?yōu)? 02 s i n ( 8 7 )bd ???此時，單槽衍射中央主極大方向正好落在 ?b 的一級譜線上 。 0M2 si n ( 86)1dmm????2)閃耀光柵的閃耀原理 反射光柵的 單槽面寬度近似等于刻 槽 周期 (d=a)，所以 ?b 的其它級光譜 (包括零級 ),均成為缺級 : 2 1 0 1 現(xiàn)在的優(yōu)質(zhì)光柵可以把近 80％ 的能量集中到所需要的 ?b 的一級光譜上去，使其強(qiáng)度變強(qiáng)、閃耀， ?b 稱為 一級閃耀波長 。 2)閃耀光柵的閃耀原理 不過通常所稱的某光柵的 閃耀波長 ，是指光垂直槽面入射時的一級閃耀波長 ?b 。 02 s i n ( 8 7 )bd ???由 (87)式還可以看出，對入的一級光譜閃耀的光柵，也分別對 ?b / ?b / …… 的二級，三級 、 ……光譜閃耀。 2)閃耀光柵的閃耀原理 盡管嚴(yán)格說來閃耀光柵在同一級光譜中只對 閃耀波長 產(chǎn)生極大的光強(qiáng)，而對其它波長則不能，但由于單槽衍射的 中央主極大到極小有一定的寬度 ，所以閃耀波長附近一定波長范圍內(nèi)閃耀。 2 1 0 1 2)閃耀光柵的閃耀原理 隨著現(xiàn)代光柵制造工藝的進(jìn)步，它們已能運(yùn)用于很寬的光譜范圍，并 逐漸取代過去的分光元件 — 三棱鏡 。 三棱鏡分光 光柵 光譜 例題：一閃耀光柵刻線數(shù)為 100條 /mm，用 ?=600nm的單色平行光垂直入射到光柵平面，若第 2級光譜閃耀 ,閃耀角應(yīng)為多大？ 02 c os si nd a m???0a ??解：由閃耀光柵的干涉主極大公式 因?yàn)槠叫泄庋毓鈻牌矫娴姆ň€垂直入射，所以 ?0 d ? ? ? ? 即有 002 cos s i ndm? ? ??2m?0sin 2 2d ???將 代入得 ， 故 4000 21 2 1 2 6 1 0a r c s in a r c s in 3 . 4 5 3 2 72 2 1 0d?? ???????? ?? ? ? ??????? ??2)光柵光譜儀的特性 ① 色散本領(lǐng) 是指光譜儀將不同波長的同級主極大光 分開的程度，通常用角色散和線色散表示。 ②分辨本領(lǐng) 是表征光譜儀分辨開兩條波長相差很小的譜線能力的參量。 ③自由光譜范圍 (或稱為色散范圍 )是指它的光譜不重疊區(qū)。 (1)色散
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