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反射光柵
在高反射率的金屬上鍍上一層金屬膜,并在鏡面金屬膜上刻劃一系列平行等寬、等距的刻線,這種使白光反射,又能使光色散的光柵,稱為反射光柵。
光柵是一種多狹縫部件。光柵光譜的產(chǎn)生是多狹縫干涉和單狹縫衍射兩者聯(lián)合作用的結(jié)果。多縫干涉決定光譜線出現(xiàn)的位置,單縫衍射決定譜線的強(qiáng)度分布。光柵分為透射光柵和反射光柵,用得較多的是反射光柵。即βλ,1=bλ/2,2=bλ/3,3=bλ/4,……m-1=bλ/m,這就是衍射光柵光譜的級(jí)次重疊。反射光柵又可分為平面反射光柵(或稱閃耀光柵)和凹面反射光柵(簡(jiǎn)稱凹面光柵)。
平面反射光柵
目前,廣泛應(yīng)用的平面反射光柵,是在玻璃坯上鍍一層鋁膜,然后用金剛石在這鋁膜上刻劃出很密的平行刻槽而成。目前我國(guó)大量生產(chǎn)的平面反射光柵每毫米刻槽600條或1200條,達(dá)到每毫米1800條。由于鋁在近紅外區(qū)域和可見區(qū)域的反射系數(shù)都比較大,而且?guī)缀跏浅?shù),更重要的是它在紫外區(qū)域的反射系數(shù)比金和銀都大;再加上它比較軟,便于刻劃,所以通常都用鋁來(lái)做反射光柵。在鋁膜上刻劃出適當(dāng)?shù)牟坌?,就能把光的能量集中到某一?jí),從而克服了光柵的光強(qiáng)不如棱鏡的缺點(diǎn)。另外,制造透紅外線或紫外線的棱鏡有各種困難,如石英在紅外區(qū)域色散太小,食i鹽怕潮等等,而反射光柵就沒(méi)有這些間題。鋁制的反射光柵,幾乎在紅外、可見和紫外等區(qū)域都能用。而且,一塊光柵刻好后,可以用它復(fù)i制多塊,復(fù)i制出的好光柵還可以再?gòu)?fù)i制,復(fù)i制方法也簡(jiǎn)單。由于有這許多優(yōu)點(diǎn),在目前制造的分光儀器中,幾乎都用反射光柵代替棱鏡。在一塊極其平整的毛壞上鍍上鋁層,刻上許多平行、等寬而又等距的線槽,每條線槽起著一個(gè)“狹縫”的作用,每毫米刻線有1200條、2400條或3600條,整塊光柵的刻線總數(shù)幾萬(wàn)條到幾十萬(wàn)條。
平面光柵
透射式光柵是通過(guò)在一塊很平的玻璃上刻出一系列等寬度等間距的刻痕做成的,刻痕處相當(dāng)于毛玻璃,大部分光將不會(huì)透過(guò),而兩條刻痕之間則相當(dāng)于一條狹縫,可以透光。反射式的平面光柵,在一塊光潔的平面玻璃上刻出一系列平行的斜槽,入射光經(jīng)過(guò)斜槽的反射后,產(chǎn)生干涉現(xiàn)象。實(shí)用的光柵每毫米內(nèi)有幾百條、幾千條甚至上萬(wàn)條刻痕。它是利用光的衍射和干涉現(xiàn)象進(jìn)行分光的一種色散元件,衍射光柵有透射式和反射式兩種,光譜儀常用的是反射光柵,它的縫是不透明的反射鋁膜。
平面光柵主要用于光譜分析和光波長(zhǎng)的測(cè)量等方面。
理想的反射式平面光柵,可視作是相互平行,等寬,等間距,均勻排列的許多狹縫。如設(shè)光柵的縫寬為d,則d稱為光柵常數(shù)。根據(jù)夫瑯和費(fèi)理論,一束平行光垂直地入射到平面反射光柵上,經(jīng)各縫衍射后向各方向傳播。衍射角適合如下條件:
上式稱作平行光垂直入射時(shí)的光柵方程。式中θ為衍射角,λ為光波波長(zhǎng),k為光譜線級(jí)數(shù),當(dāng)k=0,θ=0時(shí),各種波長(zhǎng)的光均滿足上式,重合在一起形成零級(jí)光譜。k不為零時(shí),不同波長(zhǎng)的光對(duì)應(yīng)不同的衍射角θ,光譜線便按波長(zhǎng)(或衍射角)由小到大展開。如果入射光含有連續(xù)波長(zhǎng)分布的復(fù)色光照射光柵,其一級(jí)主級(jí)大將是較寬的彩色亮帶,從靠近零級(jí)主級(jí)大的內(nèi)側(cè)向外,顏色是由紫而變紅色,稱為光柵光譜。其它各級(jí)主級(jí)大的情況類似,僅零級(jí)保持為白色窄條,且對(duì)給定光柵常數(shù)的光柵,除中央零級(jí)明線外,不同波長(zhǎng)的同一衍射主級(jí)大的位置均不重合,波長(zhǎng)越短,衍射角就越小,越靠近中央。相對(duì)衍射效率則指在給定波長(zhǎng)和衍射級(jí)次下,探測(cè)器接收到的光柵衍射光通量與一塊同尺寸相同膜層特性的標(biāo)準(zhǔn)凹面反射鏡反射光通量之比。而在較高i級(jí)次處,相鄰級(jí)的衍射譜線間會(huì)出現(xiàn)重疊,級(jí)次越高重疊越嚴(yán)重。
光柵簡(jiǎn)介
光柵是結(jié)合數(shù)碼科技與傳統(tǒng)印刷的技術(shù),能在特i制的膠片上顯現(xiàn)不同的特殊效果。在平面上展示栩栩如生的立體世界,電影般的流暢動(dòng)畫片段,匪夷所思的幻變效果。光柵是一張由條狀透鏡組成的薄片,當(dāng)我們從鏡頭的一邊看過(guò)去,將看到在薄片另一面上的一條很細(xì)的線條上的圖像,而這條線的位置則由觀察角度來(lái)決定。如果我們將這數(shù)幅在不同線條上的圖像,對(duì)應(yīng)于每個(gè)透鏡的寬度,分別按順序分行排列印刷在光柵薄片的背面上,當(dāng)我們從不同角度通過(guò)透鏡觀察,將看到不同的圖像。才能避免不需要級(jí)次光譜的干擾,才能保證紫外可見分光光度計(jì)的分辨率和分析測(cè)試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性。
閃耀光柵
一般光柵具有色散能力。但衍射能量的80%左右集中在不分光的零級(jí)光譜中,而有用的一、二級(jí)光譜依次減弱,因而實(shí)用價(jià)值很低。為了克服這一缺點(diǎn),適當(dāng)?shù)馗淖兎瓷涔鈻诺目滩坌螤?,使起“狹縫”作用的反射槽面和光柵平面形成一定的傾角e,如圖,即可將入射光的大部分能量集中到所需衍射級(jí)次的某個(gè)衍射波長(zhǎng)附近,該波長(zhǎng)稱為“閃耀波長(zhǎng)”,這種現(xiàn)象稱為光柵的閃耀作用,這種光柵稱為閃耀光柵,傾角e為閃耀角。大多數(shù)類型的單色光鏡,如Czerny-Turner、Ebert和Littrow類型,都是這個(gè)原理。