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什么是光栅?色差仪平面光栅和凹面光栅什么区别?

文章出处:未知 人气:86发表时间:2024-05-24

光栅的工作原理基于干涉和衍射现象,通过制备具有周期性结构的光栅可以将入射光按照波长进行分散。光栅技术在生活中的应用十分广泛,包括光学仪器。例如色差仪就是利用光栅技术将入射光分散成不同波长的光,然后通过光电传感器进行测量,可以精确测量物体表面的颜色。本文对光栅技术及色差仪平面光栅和凹面光栅区别做了介绍。

光栅技术

光栅的概念及原理等介绍:

1.光栅技术的概述

光栅技术是一种将光分解成不同波长的方法,通过光栅的作用,可以将入射光按照波长进行分散。在生活中,光栅技术被广泛应用于多个领域,包括光学仪器、光通信和光谱分析等。

2.光栅的工作原理

光栅的工作原理基于多光束干涉和衍射效应。当入射光通过光栅时,光栅上的周期性结构会导致光的干涉和衍射现象。根据衍射理论,光柵上的每个独立的峰谷都会形成一个衍射波,这些衍射波将会干涉形成具有不同波长的光谱。

3.光栅的类型

光柵按照周期性可分为连续光柵和离散光栅。连续光栅的周期性结构是连续变化的,而离散光栅的周期性结构是离散的。光栅按照结构可分为光栅面光栅和体积光栅。光栅面光栅的周期性结构位于平面上,而体积光栅的周期性结构则分布在整个体积内。

4.光栅在光学仪器中的应用

光谱仪:光谱仪使用光栅技术将入射光按照波长进行分散,从而可以得到样品的光谱信息。光谱仪广泛应用于光谱分析、化学研究、生物医学和环境监测等领域。

反射望远镜:光栅技术可以用于反射望远镜中的光谱仪,帮助天文学家研究天体的光谱,从而了解宇宙中的各种物质组成和性质。

分光测色仪:分光测色仪利用光栅技术将入射光分散成不同波长的光,然后通过光电传感器进行测量,可以精确测量物体表面的颜色。

5.光栅的制备方法

光刻法:利用光刻技术将光掩膜上的结构图案转移到光栅材料上,并通过化学蚀刻等方法进行加工,制备出具有周期性结构的光栅。

干涉法:利用干涉技术,通过两个或多个光束的叠加形成干涉图样,在光敏材料上进行曝光和显影处理,制备出具有周期性结构的光栅。

6.光栅的发展趋势

随着光通信和光学器件技术的发展,光柵技术也在不断创新和发展。未来,光柵技术可能会在更多的领域得到应用,如光储存、光传感和光子计算等。

平面光栅分光色差仪

色差仪平面光栅和凹面光栅的区别:

平面光栅简单来说是在一块很平的玻璃上刻画出一系列等距且平行刻痕或斜槽的物体。平面光栅有两种,一种是透射式光栅,它们两条刻痕之间有缝隙可以透光,而刻痕不能透光;另一种是反射式光栅,其客户的是平行的斜槽,可以对光产生干涉现象。一般光学仪器采用平面光栅,其刻痕或者是斜槽之间的间距为10nm。平面光栅的主要作用是用于光谱分析和光波长的相关测量方面。分光是指利用光的色散现象,将波长范围很宽的复合光分散开来,成为许多波长范围狭小的“单色光”。在分光测色仪这类型的仪器上,平面光栅将复合光分成更细致的单色光,其作用和凹面光栅基本一致。

凹面光栅是1882年罗兰提出的,它是刻划在球面的一系列等距刻槽的反射式衍射光栅。与平面光栅必须借助成像系统来形成谱线不同,凹面光栅在光路中兼具色散和聚焦两种作用,因此在凹面光栅光谱仪中就只有狭缝、凹面光栅和检测器组成,光路紧凑。今天绝大部分直读式光谱仪均采用凹面光栅作为色散元件,但凹面光栅的像散问题是比较严重的。

色差仪平面光栅分光和凹面光栅分光的区别:

1.刻画材料不同

凹面光栅一般是通过金属材料进行刻画,而平面光栅通常是采用玻璃刻画。

2.材料形状不同

凹面光栅是将狭缝光源和凹面光栅放置在同一圆周上,且该圆的直径等于凹面光栅的曲率半径,可得到很锐的细光谱线,该圆称为罗兰圆。而平面光栅是非常平的一个平面上刻画的。

3.分光效果不同

光栅分光不受材料透过率限制,可以在全光谱中应用,光栅的分辨率比棱镜好。而凹面光栅的效果比平面光栅的效果要更好一些。

4.主要应用不同

目前大多数凹面光栅应用于仪器的分光,可以对各种光学参数进行更准确的测量,而平面光栅主要用于光谱分析。

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