第六节衍射光栅 Diffraction gratings 、概述: 光栅:能对入射光波的振幅或相位进行空间周期 性调制,或对振幅和相位同时进行空间周 期性调制的光学元件 天津大学精仪学院 光栅光谱:光栅的夫朗和费衍射图样 光栅分类:振幅型和相位型(按调制方式) 透射型和反射型(按工作方式) 平面型和凹面型(按工作表面) 机刻光栅、复制光栅、全息光栅(制作方法) 天津大学作 光栅作用:分光作用 24
1 第六节 衍射光栅 ( Diffraction gratings ) 一、概述： 光栅：能对入射光波的振幅或相位进行空间周期 性调制，或对振幅和相位同时进行空间周 期性调制的光学元件。 光栅光谱：光栅的夫朗和费衍射图样。 光栅分类：振幅型和相位型（按调制方式） 透射型和反射型（按工作方式） 平面型和凹面型（按工作表面） 机刻光栅、复制光栅、全息光栅（制作方法） 光栅作用：分光作用
二、光栅的分光性能 1、光栅方程( The grating equation) 正入射时:△= d sin e=m 修正式:A=d(sinb±sni)=m 天津大学精仪学院 光栅面法线 RR 光栅面法线 d R R A-d(sin 0-sin i)=m A-d(sn 0+ sin i)=mn 天津大学作 符号规则:光线位于光栅面法线异侧,取“-”号;反 之,取“+”号 24
2 二、光栅的分光性能 1、光栅方程（The grating equation） d i m d m = = (sin sin ) sin 修正式： ＝ 正入射时： ＝ 符号规则：光线位于光栅面法线异侧，取“-”号；反 之，取“+”号 R1 R2 d i ＝d(sin − sin i) = m 光栅面法线 R1 R2 d i ＝d(sin + sin i) = m 光栅面法线
2、光栅光谱与色散 (衍射角与波长变化的关系) dsin0=m体现了衍射角θ与入的关系 光栅光谱线:多色光的各级亮线 天津大学精仪学院 入2>入1 天津大学作 24
3 2、光栅光谱与色散 （衍射角与波长变化的关系） d sin = m 体现了衍射角与的关系 光栅光谱线：多色光的各级亮线。 1 2> 1 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4
中央条纹 第三级光谐 级光谭第二级上谱 白 R1 V2 V3 R2 RS 光 天 由光栅光谱图可见: 津 大1)自光经光栅产生的光谱只有0级重合,其他各级均彼 学 此分开;每级光谱中靠近中央条纹的一侧为紫色,远 精 离中央条纹的一侧为红色 仪2)谱线级次越高,色散越大; 学3)因为衍射角不可能大于90,这就限制了所能观察到 的明条纹数目; 天害大学频作 4)由于各谱线间的距离随着光谱的级次增加而增加,所 以级次高的光谱彼此重叠 24
4 由光栅光谱图可见： 1）白光经光栅产生的光谱只有0级重合，其他各级均彼 此分开；每级光谱中靠近中央条纹的一侧为紫色，远 离中央条纹的一侧为红色。 2）谱线级次越高，色散越大； 3）因为衍射角 不可能大于90o ，这就限制了所能观察到 的明条纹数目； 4）由于各谱线间的距离随着光谱的级次增加而增加，所 以级次高的光谱彼此重叠
角色散:波长相差1埃的两条谱线之间的角距离 入dcos0 天津大学精仪学院 线色散:焦平面上,波长相差1埃的两条谱线之 间的距离。 0 Z入 d cos e 说明几点:m、d、f、cos的影响 天津大学作 24
5 角色散：波长相差1埃的两条谱线之间的角距离 = d cos m d d 线色散：焦平面上，波长相差1埃的两条谱线之 间的距离。 = = d cos m f d d f d dl 说明几点：m 、d、 f、cosθ的影响