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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。目前我國大量生產(chǎn)的平面反射光柵每毫米刻槽600條或1200條,達到每毫米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,所以通常都用鋁來做反射光柵。在鋁膜上刻劃出適當?shù)牟坌?,就能把光的能量集中到某一級,從而克服了光柵的光強不如棱鏡的缺點。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i制多塊,復i制出的好光柵還可以再復i制,復i制方法也簡單。由于有這許多優(yōu)點,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“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)幾萬條到幾十萬條。
平面光柵
透射式光柵是通過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,刻痕處相當于毛玻璃,大部分光將不會透過,而兩條刻痕之間則相當于一條狹縫,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)過斜槽的反射后,產(chǎn)生干涉現(xiàn)象。實用的光柵每毫米內(nèi)有幾百條、幾千條甚至上萬條刻痕。它是利用光的衍射和干涉現(xiàn)象進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的測量等方面。
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的光柵方程。式中θ為衍射角,λ為光波波長,k為光譜線級數(shù),當k=0,θ=0時,各種波長的光均滿足上式,重合在一起形成零級光譜。k不為零時,不同波長的光對應(yīng)不同的衍射角θ,光譜線便按波長(或衍射角)由小到大展開。如果入射光含有連續(xù)波長分布的復色光照射光柵,其一級主級大將是較寬的彩色亮帶,從靠近零級主級大的內(nèi)側(cè)向外,顏色是由紫而變紅色,稱為光柵光譜。其它各級主級大的情況類似,僅零級保持為白色窄條,且對給定光柵常數(shù)的光柵,除中央零級明線外,不同波長的同一衍射主級大的位置均不重合,波長越短,衍射角就越小,越靠近中央。相對衍射效率則指在給定波長和衍射級次下,探測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準凹面反射鏡反射光通量之比。而在較高i級次處,相鄰級的衍射譜線間會出現(xiàn)重疊,級次越高重疊越嚴重。
光柵簡介
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,當我們從鏡頭的一邊看過去,將看到在薄片另一面上的一條很細的線條上的圖像,而這條線的位置則由觀察角度來決定。如果我們將這數(shù)幅在不同線條上的圖像,對應(yīng)于每個透鏡的寬度,分別按順序分行排列印刷在光柵薄片的背面上,當我們從不同角度通過透鏡觀察,將看到不同的圖像。才能避免不需要級次光譜的干擾,才能保證紫外可見分光光度計的分辨率和分析測試數(shù)據(jù)的準確性和可靠性。
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光譜中,而有用的一、二級光譜依次減弱,因而實用價值很低。為了克服這一缺點,適當?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次的某個衍射波長附近,該波長稱為“閃耀波長”,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,都是這個原理。