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衍射光柵
鎖定
- 中文名
- 衍射光柵
- 外文名
- Diffraction grating
- 相關公式
- d·sinθ= n·λ
- 分 類
- 反射和透射
衍射光柵簡介
衍射光柵的原理是蘇格蘭數學家詹姆斯·格雷戈裏發現的,發現時間大約在牛頓的稜鏡實驗的一年後。詹姆斯·格雷戈裏大概是受到了光線透過鳥類羽毛的啓發。公認的最早的人造光柵是德國物理學家夫琅禾費在1821年製成的,那是一個極簡單的金屬絲柵網。但也有人爭辯説費城發明家戴維·裏滕豪斯於1785年在兩根螺釘之間固定的幾根頭髮才是世界上第一個人造光柵。
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衍射光柵原理
通常所講的衍射光柵是基於夫琅禾費多縫衍射效應工作的。描述光柵結構與光的入射角和衍射角之間關係的公式叫“光柵方程”。
一個理想的衍射光柵可以認為由一組等間距的無限長無限窄狹縫組成,狹縫之間的間距為d,稱為光柵常數。當波長為λ的平面波垂直入射於光柵時,每條狹縫上的點都扮演了次波源的角色;從這些次波源發出的光線沿所有方向傳播(即球面波)。由於狹縫為無限長,可以只考慮與狹縫垂直的平面上的情況,即把狹縫簡化為該平面上的一排點。則在該平面上沿某一特定方向的光場是由從每條狹縫出射的光相干疊加而成的。在發生干涉時,由於從每條狹縫出射的光的在干涉點的相位都不同,它們之間會部分或全部抵消。然而,當從相鄰兩條狹縫出射的光線到達干涉點的光程差是光的波長的整數倍時,兩束光線相位相同,就會發生干涉加強現象。以公式來描述,當衍射角θm滿足關係dsinθm/λ=|m|時發生干涉加強現象,這裏d為狹縫間距,即光柵常數,m是一個整數,取值為0,±1,±2,……。這種干涉加強點稱為衍射極大。因此,衍射光將在衍射角為θm時取得極大,即:
衍射光柵衍射光柵強度分佈
衍射光柵強度分佈是衍射因子和干涉因子的乘積: