什么是衍射光柵？衍射光柵的應用及原理

什么是衍射光柵？

衍射光柵是在玻璃基板上等間隔開出微細溝槽而制成的光學元件。當光照射到衍射光柵上時，由于凹槽的作用，會發(fā)生光衍射現(xiàn)象，從而使入射光根據(jù)波長進行分離。有透明型、反射型、閃耀型等多種類型。每種結構的結構略有不同，因此具有不同的光譜性能。

衍射光柵可以提取特定波長的光，因此它們用于光譜儀，例如發(fā)射單一波長的光的單色儀和發(fā)射固定波長寬度的光的多色儀。

衍射光柵的應用

衍射光柵的表面有細小的凹槽，具有將入射光分離為波長的特性。該特性用于控制光波長的設備。

例如，它用于光譜儀，例如發(fā)射單一波長的單色儀和發(fā)射固定寬度波長的多色儀。它們還用于天文觀測的分光光度計、自然科學領域的各種光譜分析儀以及醫(yī)藥和化學品的制造和質量控制設備。

衍射光柵原理

衍射光柵是通過在玻璃基板上沉積鋁等金屬并刻出大量平行線而制成的，對于紫外到可見光為15,000至30,000條線，對于紅外光為1,500至2,500條線。這些凹槽散射入射光，產(chǎn)生干涉條紋。結果，可以根據(jù)入射光的波長來分離入射光。

衍射光柵被用于許多光譜儀器，因為與棱鏡相比，它們具有更高的光學分辨率，并且在所有波長上表現(xiàn)出相同的色散。棱鏡由光學玻璃制成，利用每個波長具有不同折射率的事實來分散光線。另一方面，衍射光柵利用入射光的衍射方向根據(jù)波長而不同的事實來將其分光。

說明衍射光柵的基本原理。衍射光柵利用光衍射現(xiàn)象。入射到微小縫隙S0的光以S0為波源向各個方向衍射。衍射光柵具有許多結構，例如與等間隔排列（呈格子狀）的狹縫相對應的凹槽（S1、S2、...或G1、G2、...）。如果相鄰凹槽之間的光程差為半波長的偶數(shù)倍（波長的整數(shù)倍），則發(fā)射角或反射角的角度方向上的干涉光將相互增強；作為利用這一原理，可以將光分成波長并提取它們。

圖1 衍射光柵原理

有原始衍射光柵和復制品衍射光柵。原始衍射光柵的制造困難且昂貴，因為它們必須以特定的精度制造。光柵復制品可以利用原始光柵進行大量制造，從而使其更便宜且應用更廣泛。

衍射光柵的類型

衍射光柵有兩種主要類型。一個用于透射光，另一個用于反射光。傳輸光的透射光柵并不經(jīng)常使用，因為它們需要在很寬的波長范圍內具有透明度，但它們通常在教育環(huán)境中用作自然光譜的簡單演示。另一種衍射光柵是反射光柵，是刻在金屬表面的光柵，主要用于要求精度的分光光度計。

請注意，在處理衍射光柵時，必須小心避免污染。例如，如果徒手操作，皮脂等成分可能會粘附在衍射光柵上，從而降低其性能。此外，在容易結露的環(huán)境中，水可能會粘附在衍射光柵上并降低其光學性能。另外，在處理激光等強光時，需要提前檢查衍射行為，了解光傳播的方向，并注意不要照射到人。