当前位置 www.4661.com > www.0004661.com >

暗示分歧波幼的光被分得愈开

 

  7. 本坐不下载资本的精确性、平安性和完整性, 同时也不承担用户因利用这些下载资本对本人和他人形成任何形式的或丧失。

  人人文库网所有资本均是用户自行上传分享,仅供网友进修交换,未经上传用户书面授权,请勿做他用。关于本文本文题目:《衍射的使用》PPT课件.ppt

  /?~!@#¥……&*()——{}【】‘;:”“。,、?]); var rs = ; for (var i = 0; i

  7/25/2019,第3章 光的衍射,1,3.4 衍射的使用,3.4.1 衍射光栅- -光谱仪 3.4.2 波导光栅 3.4.3 全息光栅 3.4.4 波带片 3.4.5 微光学透镜,前往第3章,7/25/2019,第3章 光的衍射,2,3.4.1 衍射光栅- -光谱仪,1.衍射光栅 1光栅概述 2光栅方程 3衍射光栅的分光道理 2.闪烁光栅 1闪烁光栅的布局 2闪烁光栅的闪烁道理 3.光谱仪 1光谱仪概述 2光栅光谱仪的特征,,7/25/2019,第3章 光的衍射,3,1、衍射光栅 1光栅概述,衍射光栅 一种使用很是普遍、很是主要的光学元件,次要用做分光从远红外到实空紫外元件,还可用于长度和角度的细密丈量、从动化丈量及调制元件; 工做根本夫朗和费多缝衍射效应。 光栅 狭义由大量等宽、等间隔的狭缝形成的光学元件。 世界上最早的光栅是夫朗和费正在1819年制成的金属丝栅网,现正在的一般光栅是通过正在平板玻璃或金属板上刻划出一道道等宽、等间距的刻痕制成。 广义凡是能使入射光的振幅或相位,或者两者同时发生周期性空间调制的光学元件。 基于此,呈现了所谓的晶体光栅、超声光栅、晶体折射率光栅等新型光栅。,,7/25/2019,第3章 光的衍射,4,光栅的分类,按工做体例分 透射光栅 反射光栅 按对入射光的调制感化分 振幅光栅 相位光栅 光栅- -d 正在光学光谱区采用的光栅刻痕密度为0.2~2400条/mm,尝试室研究工做中常用的是600条/mm和1200条/mm,总数为 5104条; 刻痕的倒数便是光栅d;,前往,7/25/2019,第3章 光的衍射,5,2光栅方程,正在光栅光强分布函数中,光强呈现从最大值的前提是,- -光栅方程,利用光栅研究光谱时,若测出衍射角,即可计较出光波的波长。- -光栅的使用之一,光栅方程的本色 相邻两缝发生的沿衍射光束间的光程差为dsin ;,,dsin m- -相邻两缝衍射光相长的前提,7/25/2019,第3章 光的衍射,6,分歧入射环境下的光栅方程透射,图a入射光正射光栅。此时,相邻两缝衍射光束间的光程差为dsin,光栅方程 dsinm- -两束光相长的前提 图b入射光以0角斜射,衍射光取入射光正在法线的同侧时。两相邻缝衍射光束间的光程差为 dsinsin0。故对应的光栅方程为 dsinsin0m,m0,±1,±2 图c入射光以0角斜射,衍射光取入射光正在法线的异侧时。两相邻缝衍射光束间的光程差为 dsin-sin0。故对应的光栅方程为 dsin-sin0m,m0,±1,±2,前往,当入射光取衍射光正在光栅法线的同侧异侧取“”“-”号。 反射光栅亦如斯。,7/25/2019,第3章 光的衍射,7,3衍射光栅的分光道理,可见,对于给定光栅d的光栅,当用复色光映照时,除零级衍射光外,分歧波长的统一级衍射光不沉合,即发生“色散”现象,这就是衍射光栅的分光道理。 对应于分歧波长的各级亮线称为光栅谱线,分歧波长光谱线的分隔程度跟着衍射级次的增大而增大,对于统一衍射级次而言,波长大者,θ大,波长小者,θ小。,- -光栅方程,每块光栅正在入射角0给定的环境下,最大光谱级为,可见,0≠0时,正/负级光谱的级数是不相等的。,前往,7/25/2019,第3章 光的衍射,8,白光光栅光谱,由光栅方程可得,sinsin0m/d. 0级m0光谱仍是白色,透射光栅0级正在入射光标的目的上、反射光栅0级正在反射光标的目的上,且无色散; 各级光谱m±1,±2对称地排列两旁; 统一级光谱,按波长由近向远陈列紫-红; 除j±1级光谱外,其余各级有堆叠现象 二级光谱的600-760nm取光谱的400-506.7nm堆叠。,,7/25/2019,第3章 光的衍射,9,2、闪烁光栅 1 闪烁光栅的布局,闪烁光栅又称炫耀光栅、定向光栅,是一种相位型光栅。 平面光栅的不脚 平面光栅透射、反射衍射的零级从极大,无色散感化,不克不及用于分光,光栅分光必需操纵高级从极大。 由多缝衍射的强度分布已知,多缝衍射的零级从极大拥有很大的一部门光能量,可用于分光的高级从极大的光能量较少,大部门能量将被华侈。,正在现实使用中必需改变凡是光栅的衍射光强度分布,使光强度集中到有用的那一光谱级上去。 1888年瑞利指出理论上有可能把能量从对分光无用的零级从极大转移到高级谱上去,1910年伍德Wood成功地刻制出了外形能够节制的沟槽,制成了闪烁光栅。,7/25/2019,第3章 光的衍射,10,平面光栅不脚的缘由,平面衍射光栅的零级从极大拥有很大的一部门光能量,是由零级从极大取单缝衍射从极大沉合而形成的; 这种沉合的起因是和衍射的光程差均由统一衍射角决定。,如图3-37a所示,光沿任一角度入射时,衍射单缝的缝两边缘点之间的光程差为,多缝的相邻缝之间的光程差为,可见,时,两个从极大单缝衍射从极大取零级从极大的标的目的分歧。若何改变,,7/25/2019,第3章 光的衍射,11,闪烁光栅的布局,图3-39a所示的、正在平面玻璃上刻出锯齿形细槽形成的透射式闪烁光栅; 和图3- 39b所示的、正在金属平板概况刻出锯齿槽形成的反射式闪烁光栅; 能够通过折射和反射的方式,将零级取衍射地方从极大分隔。,前往,正在这种布局中,光栅面和锯齿槽面标的目的分歧; 光栅从极大标的目的是以光栅平面法线标的目的为其零级标的目的; 衍射的地方从极大标的目的则是由刻槽面法线标的目的等其它要素决定。,7/25/2019,第3章 光的衍射,12,2 闪烁光栅的闪烁道理,图3-40所示,反射式闪烁光栅,以其为例,申明若何实现零级和衍射地方从极大标的目的的分手。 假设锯齿形槽面取光栅平面的夹角为θ0该角称为闪烁角,锯齿形槽宽度也即刻槽周期为d, 则对于按角入射的平行光束A来说,其单槽衍射地方从极大标的目的为其槽面的镜反射标的目的B。 ,,7/25/2019,第3章 光的衍射,13,若何实现零级和衍射地方从极大标的目的的分手,从极大标的目的,决定于光栅方程,若但愿B标的目的是第m级从极大,则,B标的目的也是衍射从极大标的目的,且。,,,- -单槽衍射地方从极大标的目的同时为第m级从极大标的目的所应满脚的关系式。,会商,,7/25/2019,第3章 光的衍射,14,会商,若光沿槽面法线。上式简化为,前往,- -从闪烁前提,0称为光栅的闪烁角,波长M称为光栅的闪烁波长, m称为闪烁级次。 可见,对必然布局θ0的闪烁光栅,其闪烁波长λM,闪烁级次m和闪烁标的目的均由该方程确定。,申明 凡是所称光栅的闪烁波长,是指光垂曲槽面入射时的一级闪烁波长λb,λb/2、λb/3称为二级、闪烁光谱; 因为单槽衍射从极大到极小有必然宽度,故闪烁波长附近必然波长范畴内的谱线也获得分歧程度的闪烁。,7/25/2019,第3章 光的衍射,15,3、光谱仪 1光谱仪概述,光谱仪是一种操纵光学色散道理设想制做的光学仪器; 次要用于研究物质的辐射,光取物质的彼此感化,物质布局, 物质含量阐发,探测星体和太阳的大小、质量、活动速度和标的目的等。 从使用范畴分类 发射光谱阐发用光谱仪包罗看谱仪,摄谱仪和光电曲读光谱仪 接收光谱阐发用光谱仪包罗各类分光光度计。 从光谱仪的出射狭缝分类 单色仪一个出射狭缝;多色仪两个以上出射狭缝;摄谱仪没有出射狭缝。 按其使用的光谱范畴分类 实空紫外光谱仪、近紫外光谱仪、可见光谱仪、近红外光谱仪,红外和远红外光谱仪。 比来问世的微型光纤光谱仪属于光电曲读式光谱仪。,,7/25/2019,第3章 光的衍射,16,光谱仪的构成,次要由三部门构成 光源和照明系统、分光系统、领受系统。,光源正在发射光谱学中是研究的对象,正在接收光谱学中则是照明东西。 分光系统是光谱仪的焦点,由准曲光管,分光单位和暗箱构成。如上图,整个分光系统置于暗箱中,以消弭杂散光的干扰。 分光单位有三类一类是棱镜分光,- -棱镜光谱仪,现已很少利用;另一类用衍射光栅分光,- -光栅光谱仪,目前普遍利用;第三类是频次调制的傅里叶变换光谱仪,这是新一代的光谱仪。 领受系统,,7/25/2019,第3章 光的衍射,17,光谱仪的领受系统,领受系统是用于丈量光谱成分的波长和强度,从而获得被研究物质的响应参数。 有三类领受系统 基于光化学感化的乳胶底片摄像系统; 基于光电感化的CCD等光电领受系统; 基于人眼的目视系统,它也被称为看谱仪。,前往,7/25/2019,第3章 光的衍射,18,2光栅光谱仪的特征,左图所示,里特罗自准曲光谱仪, a中的透镜L起着准曲和会聚双沉感化,光栅G的槽面受准曲平行光垂曲照明; 图b中采用了凹面反射镜, 可用外光区和紫外光区。 光栅光谱仪的次要机能目标色散本事、分辩本事和光谱范畴。,前往,7/25/2019,第3章 光的衍射,19,1色散本事,是指光谱仪将分歧波长的同级从极大光分隔的程度,凡是用脚色散和线色散暗示。 ①脚色散dθ/dλ。 波长相差1埃0.1nm的两条谱线分隔的角距离称为脚色散。 光栅的脚色散可由光栅方程对波长取微分求得,线色散,此值愈大,脚色散愈大,暗示分歧波长的光被分得愈开。,可见,光栅的脚色散取光谱级次m成反比,级次愈高,脚色散就愈大;取光栅刻痕密度1/d成反比,刻痕密度愈大光栅d愈小,脚色散愈大。,7/25/2019,第3章 光的衍射,20,②线色散dl/dλ,指正在聚焦物镜的焦平面上,波长相差1埃0.1nm的两条谱线分隔的距离称为线色散。,前往,长焦物镜能够使分歧波长的光被分得更开。,因为,光栅的刻痕密度1/d很大光栅d很小,故光栅的色散本事很大。 若正在θ不大的记实光栅光谱,cosθ几乎不随θ变化,则色散是平均的。 对于某一确定的级次m, dθ/dλm/d,即光栅的脚色散取波长无关,衍射角取波长变化成线性关系,这种光谱称为匀排光谱,对于光谱仪的波长标定来说,十分便利。,7/25/2019,第3章 光的衍射,21,2分辩本事,因为衍射,每一条谱线都具有必然宽度。当两谱线靠得较近时,虽然从极大分隔了,它们还可能因相互部门堆叠而分辩不出是两条谱线。 分辩本事是表征光谱仪分辩开两条波长相差很小的谱线能力的参量。 按照瑞利判据,当λΔλ的第m级从极大刚好落正在λ的第m级从极大旁的第一极小值处时,这两条谱线刚好能够分辩开。 若是光栅所能分辩的最小波长差为Δλ,则分辩本事定义为,前往,7/25/2019,第3章 光的衍射,22,凡是m1-3,但刻痕数N很大,故A值较大,分辩本事好。,故,7/25/2019,第3章 光的衍射,23,3光谱范畴,或称色散范畴,是指它的光谱不堆叠区。 按照光栅方程,光谱不堆叠区Δλ应满脚,前往,其寄义是,波长为λ的入射光的第m级衍射,只需它的谱线宽度小于Δλλ/m,就不会发生取λ的m-1或m1级衍射光堆叠的现象。,,因为光栅都是正在初级次下利用,故其光谱范畴很大。 正在可见光范畴内为几百nm,所以它可正在宽阔的光谱区内利用。 法布里-珀罗尺度具正在利用时的级次均较高一般为105量级,只能正在很窄的光谱区内利用。,7/25/2019,第3章 光的衍射,24,3.4.2 波导光栅,波导光栅是通过波导上的折射率周期分布形成的光栅- -相位光栅。 按其布局的分歧,可分为两大类 1.平面波导光栅 集成光学功能性元件,操纵其衍射特征,能够制做多种集成光学器件光输入、耦合器;滤波器 2.圆形波导光纤光栅 1987年制做成功,一种成长敏捷的光纤器件,次要有光纤波分复用器、光纤放大器、光纤色散弥补器、光纤传感器,,7/25/2019,第3章 光的衍射,25,3.4.3 全息光栅,全息光栅是根据全息道理制做的一种新型光栅。,图3-51是一种分波面法系统。 由该系统发生的两束相关平行光,以2θ夹角正在全息底片H上订交,构成明暗交替的等间距、平行曲条纹,条纹间距为,操纵这种方式已制成10000条/mm的全息光栅。 全息光栅可制成平面全息光栅,亦可制成凹面全息光栅。 全息光栅能够是振幅光栅,也可制成相位光栅。 全息光栅的透射系数呈正弦变化- -正弦光栅,,7/25/2019,第3章 光的衍射,26,全息光栅的衍射,当平行光正入射时,正弦振幅光栅将发生三束衍射光。 因为正弦振幅周期性布局的特点,导致了±1 级以上的衍射光消逝。,,7/25/2019,第3章 光的衍射,27,3.4.4 波带片,1.菲涅耳波带片 2.波带片对称轴上物点的成像纪律 3.波带片的焦距 4.波带片的制做和使用,,7/25/2019,第3章 光的衍射,28,1.菲涅耳波带片,因为相邻波带的相位相反,它们对于察看点的感化是彼此抵消。 如对于一个显露20个波带的衍射孔,其感化是相互抵消,轴上点P为暗点。现正在让此中的1、3、5、、19等10个奇数波带通光,而使2、4、等10个偶数波带欠亨光,则P点的合振幅为 而波前完全不被遮挡时P点的合振幅为 如许,P点光强约为波前完全不遮挡时的400倍,7/25/2019,第3章 光的衍射,29,奇数波带和偶数波带被盖住涂黑的两种菲涅耳波带片。 具有聚光感化,又称菲涅耳透镜。,前往,7/25/2019,第3章 光的衍射,30,2.波带片对称轴上物点的成像纪律,前往,圆孔菲涅耳衍射公式,取透镜的成像公式类似。称为波带片对轴上物点的成像公式,,类比,波带片的焦距为,7/25/2019,第3章 光的衍射,31,3.波带片的焦距,从聚光感化看,波带片取通俗透镜类似。但有不同 通俗透镜是操纵光的折射道理实现聚光的,从物点发出的各光线到像点的光程相等; 波带片则是操纵光的衍射道理实现聚光的,从物点发出的光波经波带片的各波带衍射,达到像点的相位差为2π的整数倍,发生相关叠加- -相长 。 这种不同的具体表示 通俗透镜中只要一个焦距; 波带片中则有多个焦距。即用一束平行光映照这种波带片时,除了上述P0点从核心为亮点外,还有一系列光强较小的次核心亮点。响应各亮点核心的焦距为,m取奇数,,7/25/2019,第3章 光的衍射,32,3.波带片的焦距,菲涅耳波带片取通俗透镜比拟,还有别的一个不同 波带片的焦距取波长亲近相关,其数值取波长成反比,这就使得波带片的色差比通俗透镜大得多,色差较大是波带片的次要错误谬误。 它的长处是,顺应波段范畴广。 好比用金属薄片制做的波带片,因为通明环带没有任何材料,能够正在从紫外到软X射线的波段内做透镜用; 通俗的玻璃透镜只能正在可见光区内利用。 此外,还可制做成声波和微波的波带片。,前往,7/25/2019,第3章 光的衍射,33,4.波带片的制做和使用,波带能够是圆形的,ag国际网址,也能够是条形或方形的。,前往,方形波带片的衍射图是十字亮线,很适合于准曲使用; 长条形波带片的衍射是正在核心处会聚成一条标的目的平行于波带片条带的敞亮曲线。,制做方式和使用微缩法、编程计较法、软件画图法,注入射光为平行光,7/25/2019,第3章 光的衍射,34,3.4.5 微光学透镜,微光学是研究微米量级尺寸光学元器件的微加工手艺及光消息正在这类元器件间传输、变换、成像的根基理论和使用的学科。 1.衍射光学- -微光学的范畴之一 按照光的衍射道理,操纵计较机设想出所但愿的波面,通过各类微细加工手艺制做可大规模复制的高质量、 低价钱、具有多功能的细小衍射光学器件。 2.微光学透镜 光学和微电子学相连系的一种浮雕型光栅器件; - -二元光学元件 操纵由计较机辅帮设想和微电子学工艺手艺制制的微型相位光栅,通过光的衍射来节制光的标的目的,达到光束聚焦和分束等目标。,,

  2: 本坐的文档不包含任何第三方供给的附件图纸等,若是需要附件,请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。

点击次数:  更新时间:2016-05-052019-11-27