南京大學(xué)-張學(xué)進(jìn)-光學(xué)chapt4-7-gratingdiffra

1 4 7衍射光柵 DiffractionGrating 4 7 1光柵的結(jié)構(gòu)和衍射 大量相同的狹縫等間隔平行地排列就構(gòu)成一個光柵 b 縫寬 d 光柵的周期 圖示 光柵的構(gòu)造 2 光柵的Fraunhofer衍射 光柵的衍射花樣 3 4 7 2正入射照明時光柵的衍射強(qiáng)度 第m個單縫在觀察屏上P點(diǎn)處的振幅 P P點(diǎn)的光場為所有狹縫的貢獻(xiàn)之和 4 N個狹縫在P點(diǎn)處的振幅為 其中 5 其中 相鄰狹縫間的位相差的一半 令 6 將所有常數(shù)因子歸入E0 得到Fraunhofer衍射振幅分布 強(qiáng)度分布 衍射因子 多光束干涉因子 7 4 7 3光柵的衍射強(qiáng)度分布規(guī)律 強(qiáng)度分布受到衍射因子和干涉因子的共同作用 8 干涉因子的極值 9 主極大 光柵方程 時 干涉因子的極值 10 N 1個極小中還有N 2個次級大 主極大 極小 次極大 11 干涉因子的分布曲線 光柵衍射強(qiáng)度的分布曲線 干涉極大 衍射極小 12 極值位置 所以干涉主極大條紋寬度 縫數(shù)N越大 干涉極大條紋 主極大的一些性質(zhì) 干涉極大 衍射因子 干涉因子 13 缺級現(xiàn)象 干涉極大與衍射極小重合 為兩整數(shù)之比時 缺級 14 衍射中央主極大內(nèi)的干涉條紋數(shù)目 為整數(shù)時 衍射中央主極大內(nèi)的條紋數(shù) 15 圖示 N 8的光柵的衍射強(qiáng)度分布 干涉極大 衍射極小 16 圖示 多縫的Fraunhofer衍射 雙縫 三縫 四縫 五縫 17 4 7 4光柵的應(yīng)用 光譜分析 光柵方程 同一級干涉極大上 不同波長的光色散開 這種色散作用可用來進(jìn)行光譜分析 18 19 1 色散率 但是因?yàn)槭苎苌湟蜃拥淖饔?k越大 強(qiáng)度越小 所以通常應(yīng)用中k 1或k 2 20 2 色分辨本領(lǐng) 21 計算條紋的寬度 主極大位置 22 Rayleigh判據(jù) l Dl的主極大與l的極小重合時 兩條紋剛剛能分辨 光柵的色散及Rayleigh判據(jù) 23 由色散率公式 定義色分辨本領(lǐng) 光柵的N 104所以光柵的色分辨本領(lǐng) 104 波長相差Dl的條紋角間距 條紋的角半寬度 24 光柵光譜儀與Fabry Perot干涉光譜儀比較 Fabry Perot干涉儀的色分辨本領(lǐng) 光柵光譜儀的色分辨本領(lǐng) 104 25 4 7 光柵方程的進(jìn)一步討論 平行光正入射時相鄰狹縫間的光程差 干涉主極大的位置 光柵方程 26 1 斜入射時的光柵方程 相鄰狹縫間的光程差 入射光線和衍射光線在法線同側(cè)時 入射光線和衍射光線在法線異側(cè)時 入射光線和衍射光線在同側(cè)取正 異側(cè)取負(fù) 27 2 反射光柵的光柵方程 相鄰狹縫間的光程差 入射光線和衍射光線在法線同側(cè)時 入射光線和衍射光線在法線異側(cè)時 光柵方程 28 反過來 由衍射分布可以推知光柵的周期結(jié)構(gòu) 4 7 6光柵