首页 >
衍射光栅
✍ dations ◷ 2025-04-25 03:52:06 #衍射光栅
衍射光栅(diffraction grating)是光栅的一种。它通过有规律的结构,使入射光的振幅或相位(或两者同时)受到周期性空间调制。衍射光栅在光学上的最重要应用是作为分光器件,常被用于单色仪和光谱仪上。实际应用的衍射光栅通常是在表面上有沟槽或刻痕的平板。这样的光栅可以是透射光栅或反射光栅。可以调制入射光的相位而不是振幅的衍射光栅现在也能生产。衍射光栅的原理是苏格兰数学家詹姆斯·格雷戈里发现的,发现时间大约在牛顿的棱镜实验的一年后。詹姆斯·格雷戈里大概是受到了光线透过鸟类羽毛的启发。公认的最早的人造光栅是德国物理学家夫琅禾费在1821年制成的,那是一个极简单的金属丝栅网。但也有人争辩说费城发明家戴维·里滕豪斯于1785年在两根螺钉之间固定的几根头发才是世界上第一个人造光栅。关于这部分的详细内容,请参见主条目:衍射。通常所讲的衍射光栅是基于夫琅禾费多缝衍射效应工作的。描述光栅结构与光的入射角和衍射角之间关系的公式叫“光栅方程”。波在传播时,波阵面上的每个点都可以被认为是一个单独的次波源;这些次波源再发出球面次波,则以后某一时刻的波阵面,就是该时刻这些球面次波的包络面(惠更斯原理)。一个理想的衍射光栅可以认为由一组等间距的无限长无限窄狭缝组成,狭缝之间的间距为
d
{displaystyle d}
,称为光栅常数。当波长为λ的平面波垂直入射于光栅时,每条狭缝上的点都扮演了次波源的角色;从这些次波源发出的光线沿所有方向传播(即球面波)。由于狭缝为无限长,可以只考虑与狭缝垂直的平面上的情况,即把狭缝简化为该平面上的一排点。则在该平面上沿某一特定方向的光场是由从每条狭缝出射的光相干叠加而成的。在发生干涉时,由于从每条狭缝出射的光的在干涉点的相位都不同,它们之间会部分或全部抵消。然而,当从相邻两条狭缝出射的光线到达干涉点的光程差是光的波长的整数倍时,两束光线相位相同,就会发生干涉加强现象。以公式来描述,当衍射角
θ
m
{displaystyle theta _{m}}
满足关系
d
sin
θ
m
=
m
λ
{displaystyle d sin {theta _{m}}=mlambda }
时发生干涉加强现象,这里
d
{displaystyle d}
为狭缝间距,即光栅常数,
m
{displaystyle m}
是一个整数,取值为0,±1,±2,……。这种干涉加强点称为衍射极大。因此,衍射光将在衍射角为
θ
m
{displaystyle theta _{m}}
时取得极大,即:上式即为光栅方程。当平面波以入射角θi入射时,光栅方程写为入射光与衍射光在光栅法线同侧,取+;
入射光与衍射光在光栅法线异侧,取-。衍射光栅强度分布是衍射因子和干涉因子的乘积:P
=
D
(
θ
)
I
(
θ
)
{displaystyle P=D(theta )I(theta )}其中 D 是 衍射因子D
=
sin
(
π
d
sin
(
θ
)
/
λ
)
2
λ
2
(
π
2
d
2
sin
(
θ
)
2
)
{displaystyle D={frac {sin(pi dsin(theta )/lambda )^{2}lambda ^{2}}{(pi ^{2}d^{2}sin(theta )^{2})}}}I 是干涉因子:I
=
sin
(
π
a
sin
(
θ
)
N
/
λ
)
2
(
N
2
sin
(
π
a
sin
(
θ
)
/
λ
)
2
)
{displaystyle I={frac {sin(pi asin(theta )N/lambda )^{2}}{(N^{2}sin(pi asin(theta )/lambda )^{2})}}}
相关
- 盛行率盛行率(英语:prevalence rate,又称流行率、患病率)在流行病学中是指某特定时间总人口中患有某病或症状的人口所占比例。盛行率的计算方式是将一研究中,发现有特定病症的人数除以
- 热能食物热量(英语:Food energy),泛指食物经过消化,通过细胞的代谢,所能获得的能量。单位以每公克焦耳或每公克卡路里方式表示。在实验室中,将食物燃烧,去计算其燃烧所消耗的重量,与其加
- 疟蚊见内文疟蚊属(学名:Anopheles),别称按蚊或马拉利亚蚊,是蚊科(Culicidae)下的一属,成虫的特征是翅膀大多数有斑,停留时身体与停留面保持一角度。其中有30—40种是疟原虫属生物的寄主,会
- 人类博物馆人类博物馆(Musée de l'Homme)是位于法国巴黎的一座人类学博物馆,1937年为举办国际艺术和技术展而由人类学家保罗·里维创立。现在来自法国国家科学研究中心的各个领域的专家
- 时尚潮流时尚可以指:
- 核脉冲推进核脉冲推进(英语:Nuclear pulse propulsion,或NASA的一份文档中称呼过的外部脉冲等离子推进 external pulsed plasma propulsion)是一个提议中的使用核爆做推力的航天器推进技术
- 阿尔韦托·冈萨雷斯阿尔韦托·冈萨雷斯(英语:Alberto Gonzales,1955年8月4日-,生于得克萨斯州圣安东尼奥),美国律师、政治家,美国共和党成员,曾任美国司法部长(2005年-2007年)。2007年8月27日宣布辞职。
- 散兵坑散兵坑是依照军事需求在特定地点以人工的方式所建筑的工事。它可以是炮弹的弹坑,也可以为人工挖掘,通常较少天然的散兵坑。散兵坑有点类似单人战壕,其用途也与壕沟相去不远。第
- 辞修公园坐标:25°03′26″N 121°25′40″E / 25.057361°N 121.427668°E / 25.057361; 121.427668辞修公园,前名“陈诚纪念公园”,位于台湾新北市泰山区同荣里尖冻山丘陵,占地5.5公顷
- 目前使用死刑的国家阿富汗(英语:Capital punishment in Afghanistan) · 巴哈马(英语:Capital punishment in the Bahamas) · 白俄罗斯 · 博茨瓦纳 · 中华人民共和国(罪名 · 死刑犯) · 古巴(