光栅的分光本领及闪耀光栅
闪耀光栅
m
-2
-1
0
1
2
基本原理
显微电镜下的闪耀光栅实物
基本原理——闪耀?
m
-2
-1
0
1
2
Na
Ng
槽面
光栅 平面
d
将包含光谱信息的光能量 集中在预定方向上，即某 一光谱级次上。
基本原理——光栅方程
Ng λb
Na
λ
γ
a d
槽面
γ
光栅面
任意衍射方向 d sin i sin m
衍射主极大方向 b i 2 2d sin cos( i) mb
λb λ2
垂直槽面入射 2d sin mb λ1
Na
Ng
θ1
γ
θ2
光谱范围：350nm~760nm，
槽面
取 λb=500nm
γ
光栅面
d
m 1
b 0.5m d (1 / 600) 103m
γ = 8.6°
应用举例
应用举例
2d sin mb
m=1, λb1=500nm m=2, λb2=250nm
闪耀光栅
基本原理 特性参数 应用举例
特性参数
闪耀方向 槽面衍射中央极大方向，即槽面的几何光学反射方向。
I
θ
闪耀方向
Na
Ng
槽面 光栅平面
特性参数
闪耀波长 出现在闪耀方向上的衍射波长
实际闪耀波长λb
λb
I
m
名义闪耀波长λB
λB
I
m=1
槽面
光栅 平面
θ
λb
Na
Ng
槽面
光栅 平面
闪耀光栅闪耀光栅
2、极小 可以证明：在两个相邻主极大之间有N-1个 暗纹。 3、次极大 相邻两极小之间有一个次极大，相邻两主极 大间有N - 2个次极大；因亮度很小，一般可不 计。
在N很大时，光栅衍射的暗纹和次极大联成 一片，几乎无法分辨，形成一个暗区，把主极 大衬托的既细又明亮。
Littman结构半导体激光器的功率损耗：
光束的入射角过大会导致光栅衍射效率的下降，而且，Littman结构加 大了腔内损耗。故在相同的工作条件下，Littman结构输出功率要比Littrow 结构小很多。
Littrow和Littman两种结构半导体激光器的参数对比：
光栅反馈外腔激光器整体结构
(a)外腔半导体激光器的增益与损耗曲线 (b)没有加入外腔反馈时, 本征腔模谱 (c)外腔与内腔构成的复合腔的模谱 (d)加入外腔反馈时,外腔与内腔构成的 复合腔的模谱
根据光栅反馈的不同构型又可分为Littrow和Littman两种方式：
Littman方式中，经光栅衍射 在Littrow方式中，经 光栅衍射后产生的一级衍 射光直接沿入射光路反馈 回激光器，零级光作为输 出光。 后产生的一级衍射光先投射到一 个反射镜上，由反射镜原路反射 回光栅，产生第二次衍射使一级 衍射光反馈回激光器。
(k 0,1,2.....)
k 不同，按波长分开形成 入射光为白光时， 不同， 光谱.
I
sin
0
一级光谱
三级光谱 二级光谱
光栅单色器的工作原理
单缝
输出平行光
0级光无色散，探测不同波长的强度，主要利用一级光
6 条纹的重叠 在衍射光谱中，级数较高的谱线会发生重叠。
当波长1的第k1级谱线与波长2的第k2级谱线 重叠时，它们有相同的衍射角
物理光学 衍射光栅
光栅面法线
d
R1
斜入射时光栅方程
i
R2
＝d (sin sin i) m
光线位于光栅法线异侧
光栅面法线
i
d
R1
R2 ＝d (sin sin i) m
光线位于光栅法线同侧
2、光栅的色散本领(衡量物理量)
d sin m
由光栅方程可知波长 λ 越小，衍射角 θ 越小。因此， 随着级次的增高，会出现不同级次的光谱线重叠现象。
解决的方法是：衍射的极大方向变换到高级谱线上
——闪耀光栅
光栅面法线与刻划面 法线分开，使光强度
栅面法线
的分布发生改变。
g
i
衍射面
g
1、光强度分布最大的 方向满足反射定律：
=
a d
2、衍射级次应由光栅方程决定
由 ＝d (sin sin i) m, 知衍射零级方向为 = i
3、光栅闪耀角 g 的控制
光谱的不重叠区可由 m( ) (m 1)
得到：
m
由于光栅使用的光谱级m很小，所以它的自由 光谱范围比较大，而F-P标准具只能在很窄 的光谱区使用。
2. 自由光谱的范围（能测量的最大波长差）
当e e 时， 2 , 正好两组条纹重合,
2h
此时有m 1 2 m1
当 2 ，将无法判断是否越级。
1.93h cos2 S
m
cos2 1, 2h m, 有
1
2
A＝ 0.97mS
m
0.97s称为标准具的有效光束数， 记为N，A＝mN。
由于标准具精细度 S 极大，因此标准具的分辨本领 是很高的。如
h
5mm, S
30(R
0.9),
闪耀光栅原理
闪耀光栅原理
闪耀光栅是一种利用光学原理来实现图像显示的技术。
它采用了一种特殊的光
学结构，能够产生出非常细小的像素，从而实现高分辨率的图像显示。
在闪耀光栅技术中，光栅是起到关键作用的部件，通过控制光栅的反射和透射，可以实现对图像的显示和调控。
下面，我们将详细介绍闪耀光栅的原理及其工作过程。
首先，闪耀光栅的原理是基于光的反射和折射。
当光线照射到光栅上时，栅格
的结构会使得光线发生反射和折射，从而产生出不同的亮度和颜色。
这种原理是基于光学的物理特性，通过控制光的反射和折射，可以实现对图像的显示和调控。
其次，闪耀光栅的工作过程是通过控制光栅的结构和材料来实现的。
光栅的结
构通常是由微小的凹凸结构组成，这些凹凸结构能够使得光线在表面发生反射和折射。
而光栅的材料也是非常重要的，不同的材料会对光的反射和折射产生不同的影响，从而实现不同的显示效果。
此外，闪耀光栅的原理还包括了对光的控制和调节。
通过控制光线的入射角度、波长和强度，可以实现对图像的亮度、颜色和清晰度的调节。
这种原理是基于光的特性，通过控制光线的参数，可以实现对图像的精细调控。
总结起来，闪耀光栅是一种基于光学原理的图像显示技术，它利用光的反射和
折射来实现对图像的显示和调控。
通过控制光栅的结构和材料，以及对光线的控制和调节，可以实现高分辨率、高亮度和高色彩饱和度的图像显示效果。
闪耀光栅技术在显示领域有着广泛的应用前景，未来将会成为图像显示技术的重要发展方向。
闪耀光栅
闪耀光栅
结果：用于分光的较高级次谱线只分配到很少能量原因：单缝衍射的零级主极大方向
= 缝间干涉的零级主极大方向
闪耀光栅：通过刻槽的形状实现
使二主极大方向分开——将大部分能量(衍射零级)集中到所需的(缝间干涉)光谱极次上
θB :闪耀角
普通光栅大部分能量集中于零级—无色散闪耀光栅
反射式闪耀光栅的工作原理
∗ 闪耀角θB : 使单个刻槽面衍射的中央主极大与槽面间干涉零级主极大分开。
∗ θB 很小，，导致衍射级内只有约一级干涉主极大，其它各级干涉主极大均为缺级
d a ≈(1)当垂直于光栅平面入射时，考虑θ方向的衍射光，相邻两槽面衍射光的光程差为：
ΔL = d sin θ槽面间干涉主极大位置由光栅方程决定：
d sin θ= k λθ = 0 对应于干涉零级主极大，各级干涉主极大位置与θB 无关
反射式闪耀光栅的工作原理
* 单槽面衍射光的中央主极大位置：
θ =2θB
闪耀波长决定于：k B
B k d λθ=)2sin(* 分光仪器普遍使用此种闪耀光栅
其中称为k 级闪耀波长
k B λ闪耀光栅
(2)当垂直于光栅刻槽面入射时，考虑θ方向的衍射光，相
邻两槽面衍射光的光程差为：
ΔL = d (sin θΒ+ sin θ)
* 单槽面衍射光的中央主极大位置：入射光的反方向闪耀波长决定于：θ = θΒ
k B B k d L λθ==Δsin 2其中称为k 级闪耀波长
k B λd
θB
θB 槽间干涉0级主极大方向
-θB
单槽衍射中央主极大方向
θ = -θΒ对应于干涉零级主极大。
闪耀光栅原理及其应用
闪耀光栅原理及其应用闪耀光栅是一个光学器件，它通过在光线传播的路径上引入光程差，将一束光分成不同的波长，进而产生彩色效果。
它是混合光学和光谱学原理的集合，是光学和光谱学课程的重要部分之一。
在本文中，将介绍闪耀光栅的基本原理和应用。
1. 闪耀光栅原理一个闪耀光栅通常由透明载体和光耗散层构成。
载体材质可以是玻璃、塑料或金属等，光耗散层主要是金属，其作用是摆放在载体表面的光栅凸起上，并且可以将入射光按一定角度反射到不同的角度。
当入射光线穿过一系列窄缝之后，这些光线将传播到贴在载体表面的光耗散层上。
这个光耗散层由一系列光栅凸起组成，光线碰到它们时，将被反射到不同的方向并在空间中呈现出一条光环状的波阵面。
这个波阵面由各自角度的光线产生，这些光线在光耗散层上构成了一组交错的明暗条纹。
通过这样的设计，光从光栅凸起向外散射的角度取决于矢网的间距和入射角度。
当光线入射角度增加时，就会形成一个更广的光晕。
这个角度可以使用闪耀角来描述，它是由百分数（%）表示的，等于发射光子波的角度到法线的夹角。
2. 闪耀光栅应用闪耀光栅具有广泛应用的潜力，并且已经在许多领域得到应用。
其中一些领域如下所述：2.1 空间光谱闪耀光栅已经成功地应用于空间光谱领域，例如： * 光谱成像 * 光波前分析 * 偏振测量它们之所以受欢迎是因为它们具有抗振动和非常高的精度，可以用于太空中进行重要的光学测量。
2.2 光通讯闪耀光栅用于光通讯是一个重要的应用，它能实现信号光的分光，可以将一个光束分为多个独立的光束，每个光束都可以单独使用，提高数据传输速率。
此外，它还可以用于光功率平衡和光路选择等方面。
2.3 光学传感闪耀光栅还用于各种光学传感领域，例如： * 气体光谱学 * 用于蛋白质和DNA分析的光谱学 * 通过测量光的波长来检测污染物的光学传感器。
这些应用可以帮助探测各种化合物，从而在科研和工业应用中发挥重要的作用。
3. 总结闪耀光栅是一种重要的光学器件，可以在许多领域提供高分辨率的光学分析。
闪耀光栅的结构与原理
闪耀光栅的结构与原理闪耀光栅是一种光学元件，可以将入射的白光分解成不同的光谱成分。
它由一系列平行的光栅线组成，这些光栅线被精确地刻在反射或透射材料上。
通过光栅的作用，光束被散射成不同的波长，形成一条条明亮的光谱线。
闪耀光栅的结构通常由一个透明的基底材料和一层光栅线构成。
光栅线的间距非常小，通常在几微米到几十微米之间。
光栅线的形状可以是平行的，也可以是非平行的。
光栅线的表面可以是反射性的，也可以是透射性的。
闪耀光栅的原理可以通过光的衍射来解释。
当入射光束照射到光栅上时，光线会发生衍射现象。
光栅的光栅线会将光线分散成不同的波长，形成一系列亮度不同的光谱线。
根据不同的入射角度和光栅线的间距，光谱线的角度和亮度会有所变化。
闪耀光栅的工作原理可以通过狭缝衍射理论来解释。
根据狭缝衍射理论，当光线通过一个狭缝时，会发生衍射现象。
光栅的光栅线可以看作是一系列并列的狭缝，当光线通过光栅线时，会发生多次狭缝衍射。
这些衍射光束会干涉并形成一条条明亮的光谱线。
闪耀光栅的性能取决于光栅线的间距和光栅线的形状。
间距越小，光谱线越密集，分辨率越高。
形状越规则，光谱线越锐利，分辨率越高。
通过控制光栅线的参数，可以调节闪耀光栅的性能。
闪耀光栅在实际应用中具有广泛的用途。
在光谱分析领域，闪耀光栅可以用于分析和测量光谱中的各种成分。
在激光技术领域，闪耀光栅可以用于调节和控制激光束的波长和方向。
在光学仪器领域，闪耀光栅可以用于制造光学滤波器和光学衍射器件。
闪耀光栅是一种重要的光学元件，可以将入射的白光分解成不同的光谱成分。
它的结构通常由平行的光栅线组成，原理是通过光的衍射现象实现的。
闪耀光栅具有广泛的应用领域，在光谱分析、激光技术和光学仪器等领域发挥着重要作用。
通过控制光栅线的参数，可以调节闪耀光栅的性能，提高其分辨率和灵敏度。
闪耀光栅报告
4、显示技术
闪耀光栅不仅具有很高的分色能力, 而且还具有将零级次衍 射光的绝大部分能量转移到所需级次上的能力, 衍射效率可达到 100%.设计适当的闪耀角, 能使复合白色光产生的RGB三基色光处 于最高衍射效率范围内.用闪耀光栅作为显示画面的光调制器, 能最大限度地提高光源的利用率。
闪耀光栅的光强分析
Байду номын сангаас
光强分布：（平面波入射）
2
sin sin N I I0 sin
其中：
2
a[sin sin( )]
表示槽面两端光线光程差的一半
kd (sin i sin ) / 2 d (sin i sin )
多波长复合光信号聚焦在微闪耀光栅上, 光栅对不同波长的光 衍射角不一样, 于是可以把复合信号在空间上分离为不同波长的分 量。
闪耀光栅的应用现状 3、精密测量
光栅作为精密测量的一种工具, 由于它本身具有的优点, 已 在精密仪器、坐标测量、精确定位等多个领域得到了广泛的应用. 闪耀光栅可用于位移测量、转角测量、光学三维测量、温度测量 等。
闪耀光栅的工作原理
一般情形下的闪耀波长
i
代入原始光栅方程：
sin i sin(i 2 ) kB / d
得到闪耀波长：
B 2d sin cos(i ) / k
当k=1 时，产生1级闪耀波长，并且1级闪耀波长的其他级次（包括零级） 的光谱都几乎和单槽面衍射极小位置重合，致使这些级次上的光强度被调制 的很小，绝大部分的光能转移并集中到一级光谱上。
分析基础
干涉
光栅 光谱
衍射
光谱级次高，分辨本 领、色散本领大
闪耀光栅
α = 0 →i = i′
出现对槽面满足 出现对槽面满足 反射定律方向
两种效应的零级极大分离开
方向
—闪耀方向 闪耀方向 闪 耀 级 次
Q = i +θ;θ ) sin( i′ θ ))
对于闪耀方向 对于闪耀方向
i = i′ ′ = 2d cosi sin θ
2d cosi sin θ = Kλ
1) 闪耀
方向
λ
2d sin θ = Kλ K a≈b 80%--90% 闪耀
2) 平行光沿光栅平面法线入射 对槽面法线 沿满足反射定律方向反射光线与入射方向有 2 夹角 θ ′ = d sin 2θ 主极大位于 主极大位于
d sin 2 = Kλ θ
当d 和 θ给定时,闪耀级次和闪耀波长满足反比关系 由于谱线分布有一定宽度—反射定向光栅可以在一定波 由于谱线分布有一定宽度 反射定向光栅可以在一定波 段内把光能集中到某一级次上去 能实现衍射零级和干涉零级产生空间分 离的还有如阶梯型位相光栅. 离的还有如阶梯型位相光栅.
CH 5-10 闪耀光栅
blazed grating
闪耀光栅
普通光栅大部分能量集中于零级—无色散 普通光栅大部分能量集中于零级 无色散 原因 结果 目的 单缝衍射的零级主极大方向 = 缝间干涉的零级主极大方向 分光作用的 光谱仪 能量利用小
使二主极大方向分开——将大部分能量(衍射零 将大部分能量( 使二主极大方向分开 将大部分能量 集中到所需的(缝间干涉) 级)集中到所需的(缝间干涉)光谱极次上 闪耀光栅: 闪耀光栅:通过刻槽的形状实现 光栅平面法向N,槽面法向 光栅平面法向 ,槽面法向n 相邻两槽对应点距离d 相邻两槽对应点距离 和 ′ --对光栅平面法线 --对光栅平面法线 i 和 i′ --对槽平面法线 --对槽平面法线
闪耀光栅
闪耀光栅闪耀光栅blazed grating当光栅刻划成锯齿形的线槽断面时，光栅的光能量便集中在预定的方向上，即某一光谱级上。
从这个方向探测时，光谱的强度最大，这种现象称为闪耀（blaze），这种光栅称为闪耀光栅。
在这样刻成的闪耀光栅中，起衍射作用的槽面是个光滑的平面，它与光栅的表面一夹角，称为闪耀角（blaze angle）。
最大光强度所对应的波长，称为闪耀波长（bl aze wavelength）。
通过闪耀角的设计，可以使光栅适用于某一特定波段的某一级光谱。
闪耀光栅的优点透射光栅有很大的缺点，主要是衍射图样中没有色散的零级主最大总是占总光能的很大一部分，其余光能分散在各级光谱中，而实际使用光栅时往往只利用它的某一级。
这对光栅的应用是很不利的。
闪耀光栅则实现了单缝衍射中央最大值的位置从没有色散的零级光谱转移到其他有色散的光谱级上。
CD光盘可以看作粗制的闪耀光栅。
第一章光学分析法引论-1.3 光谱法仪器背景知识三、光谱仪器组成：光源，单色器，样品容器，检测器(光电转换器、电子读出、数据处理及记录)。
• 光源对光源的要求：强度大(分析灵敏度高)、稳定(分析重现性好)。
*Laser=light amplification by stimulated emission of radiation2. 分光系统( monochromator, wavelength selector )定义：将由不同波长的“复合光”分开为一系列“单一”波长的“单色光”的器件。
理想的100% 的单色光是不可能达到的，实际上只能获得的是具有一定“纯度”的单色光，即该“单色光具有一定的宽度(有效带宽)。
有效带宽越小，分析的灵敏度越高、选择性越好、分析物浓度与光学响应信号的线性相关性也越好。
构成：狭缝、准直镜、棱镜或光栅、会聚透镜。
1 )棱镜( Prism )：棱镜的色散作用是基于构成棱镜的光学材料对不同波长的光具有不同的折射率。
12光栅的分光本领及闪耀光栅解析
瑞利判据
k
Nd cosk
kN
R kN
光栅的色分辨本领正比于衍射单元总数N和光谱的 级数k，与光栅常数d无关
闪耀光栅
普通光栅衍射（透射光栅）光谱仪缺点：
很大一部分能量集中在无色散0级主极强
单缝衍射因子的零级 主极强(调制强度）
sin
2
asin
sin 0
缝间干涉因子的零级 主极强
1、光栅的分光原理
光栅方程
正入射 d sin k，k 0,1, 2,
sin k , k 0,1, 2,
d
0级没有色散
表示第k级谱 线的角位置
k 一定时, , 不同颜色的主极大位置不同,形成光谱。
各种波长的同级谱线（主极强）集合起来构成光源的一套光谱
5
光栅光谱有许多级,
每一级是一套光谱 sin
光栅的线色散本领
Dl
l
Dl fD
kf
Dl d cosk
d，k，f
与光栅中衍射单元的总数N无关
8
3. 光栅的色分辨本领
的k级主极大
+的k级主极大
sin
sin k
d
瑞利判据
能够分辨两谱线的最小角间隔 即为某级谱线（主极大）半角宽度k
k
Nd
cosk
9
光栅的色散本领
D
d
k
cosk
=
光栅的色分辨本领
色散本领只是反映光谱仪将两相近谱线的中心分离程度 但位置拉开并不等于可以分辨
能否分辨此两谱线还取决于每一谱线本身的宽度 光谱仪对波长附近的谱线能够分辨的最小波长差为，
波长与之比，定义为：色分辨本领 R
3
瑞利判据
光栅
§17.11 光栅衍射一.光栅（grating）• 光栅是现代科技中常用的重要光学元件。
• 光通过光栅衍射可以产生明亮尖锐的亮纹，复色光入射可产生光谱，用以进行光谱分析。
1. 光栅的概念光栅是由大量的等宽等间距的平行狭缝（或反射面）构成的光学元件。
从广义上理解，任何具有空间周期性的衍射屏都可叫作光栅。
2. 光栅的种类：光栅最早由Rittenhouse发明，此后夫琅禾费又在1819年独立制成。
透射光栅反射光栅（闪耀光栅）3. 光栅常数光栅常数是光栅空间周期性的表示.设：a 是透光（或反光）部分的宽度，b 是不透光（或不反光）部分的宽度，则：d = a+b ----光栅常数普通光栅刻线为数十条/mm ─ 数千条/mm，用电子束刻制可达数万条/mm(d ～10-1μm)。
二. 光栅的夫琅禾费衍射1.光栅各缝衍射光的叠加衍射角相同的光线，会聚在接收屏的相同位置上。
衍射：每个缝衍射在衍射角相同的地方有相同的条纹干涉：缝与缝之间将产生干涉，这是一种多缝干涉•以双缝的夫琅和费衍射光的叠加为例来分析：干涉条纹各级主极大的强度将不再相等，而是受到了衍射的调制。
但是各个干涉主极大的位置仍由 d 决定，而没有变化。
2. 多光束干涉（multiple-beam interference）先不考虑衍射对光强的影响▲ 明纹（主极大）条件：——正入射光栅方程（k = 0,1,2,…）光栅方程是光栅的基本方程设有 N 个缝，每个缝发的光在对应衍射角θ方向的 p 点的光振动的振幅为 E p，相邻缝发的光在 p 点的相位差为△φp 点为干涉主极大时，▲ 暗纹条件：各振幅矢量构成闭合多边形，多边形外角和：由(1),(2)得：由(3)和相邻主极大间有 N－1个暗纹和 N－2个次极大。
例如: N = 4，在 0 级和 1 级亮纹之间 k' 可取1、2、3，即有三个极小：N 大时光强向主极大集中，使条纹亮而窄3. 光栅衍射（grating diffraction）(1)各干涉主极大受到单缝衍射的调制。
闪耀光栅ppt
闪耀光栅
blazed grating
闪耀光栅
普通光栅大部分能量集中于零级—无色散
原因 单缝衍射的零级主极大方向 = 缝间干涉的零级主极大方向
结果 分光作用的 光谱仪 能量利用小
目的 使二主极大方向分开——将大部分能量(衍射零 级)集中到所需的(缝间干涉)光谱极次上
闪耀光栅：通过刻槽的形状实现
光栅平面法向N,槽面法向n 相邻两槽对应点距离d
和 --对光栅平面法线
i 和 i--对槽平面法线
in
d
N
i
闪单元耀光栅夫ni琅iC禾n费D 衍射的光强分布— N—G位 相H型N反射光栅多 单
衍 射
B A
元
E
F
干
一个刻槽中，两端边缘光线间 相邻两槽对应点光线 涉
光程差
光程差
BD AC a(sin i sin i) FH EG d(sin sin )
位相差
位相差
ka(sin i sin i)
kd(sin sin )
据惠更斯-菲涅尔原理 夫琅禾费衍射的光强度分布
单I 槽 I衍0 射sin22
能实现衍射零级和干涉零级产生空间分
d
离的还有如阶梯型位相光栅。
t
被衍射抑制形成缺级。80%--90%光能集中到闪耀级次
2) 平行光沿光栅平面法线入射
对槽面法线
沿满足反射定律方向反射光线与入射方向有 夹2角
d sin 2
主极大位于 d sin 2 K
当d 和 给定时，闪耀级次和闪耀波长满足反比关系
由于谱线分布有一定宽度—反射定向光栅可以在一定波 段内把光能集中到某0
闪耀光栅
2) 平行光沿光栅平面法线入射
对槽面法线
沿满足反射定律方向反射光线与入射方向有 夹2角
d sin 2
主极大位于 d sin 2 K
当d 和 给定宽度—反射定向光栅可以在一定波 段内把光能集中到某一级次上去
光栅平面法向N,槽面法向n 相邻两槽对应点距离d
和 --对光栅平面法线
i 和 i--对槽平面法线
in
d
N
i
闪单元耀光栅夫ni琅iC禾n费D 衍射的光强分布— N—G位 相H型N反射光栅多 单
衍 射
B A
元
E
F
干
一个刻槽中，两端边缘光线间 相邻两槽对应点光线 涉
光程差
光程差
BD AC a(sin i sin i) FH EG d(sin sin )
CH 5-10
闪耀光栅
blazed grating
闪耀光栅
普通光栅大部分能量集中于零级—无色散
原因 单缝衍射的零级主极大方向 = 缝间干涉的零级主极大方向
结果 分光作用的 光谱仪 能量利用小
目的 使二主极大方向分开——将大部分能量(衍射零 级)集中到所需的(缝间干涉)光谱极次上
闪耀光栅：通过刻槽的形状实现
单色光的某级谱线位置由光栅常数 d
和相对光栅平面的入射角 决定
多单元干涉零级极大
K 0
出现在对光栅平面满足反 射定律的方向
单元衍射零级极大
0 i i 出现对槽面满足
反射定律方向
两种效应的零级极大分离开
结论：光栅衍射的强度分布受单槽衍射因子调制 单槽衍射主极大方向的衍射光最强—闪耀方向
位相差
位相差
闪耀光栅原理
闪耀光栅原理闪耀光栅原理介绍闪耀光栅原理起源于20世纪20年代，它是一种用于测量物体空间尺寸和表面结构的技术。
它使用光学装置，即激光，以垂直一致的频率发射激光束，可以探测物体的空间尺寸（如长、宽、厚）和表面形貌（如材料、表面状）。
闪耀光栅原理作为一种测量物体特征的技术，可以用于产品的非接触式检测，通常可以在不与物体接触的情况下获得准确而便捷的测量。
它可以与数字图像处理（DIP）关联，实现对目标物体形状和尺寸等重要特征进行检测和测量。
闪耀光栅技术原理如下：1、将激光转换：将激光转换为一个特定频率的线条，作为一条光线贯穿于物体表面；2、激光的散射：物体表面发生散射，产生随机发射的光线；3、计算距离：根据光线的反射差和激光源和物体之间的距离及其他信息，计算从照射点到表面穿过的距离。
以上原理决定了闪耀光栅具有以下优势：1、高精度：可以提供精细的表面状态；2、自动测量：准确而快速自动化；3、结构简单：组装安装简单，可以节约成本；4、低项目拥有成本：操作准确、维护简单，低拥有成本；5、方便的移动：安装容易，可以灵活移动；6、测量物体大小：可以测量物体尺寸。
闪耀光栅应用闪耀光栅原理在位相测量、重复精度测试、表面粗糙度测量等测量工作中得到了广泛应用。
它可用于测量物体、零件、表面和物理性能的大小及构形，如机械零件、工程塑料、冶金表面诊断、汽车车身板材表面处理和冲压厂、印钞厂、玻璃行业等。
借助数字闪耀光栅，我们可以做到：1、表面变形量的测量：它可以应用于几乎任何表面材料，无需改变表面结构，就能准确测量表面变形量；2、表面特征测量：它可以检测到外部并非对称的物体表面，如油污、污垢、凹坑、砂磨痕等；3、精确测量：根据需求可以获得表面高度精度的测量；4、实时显示：将结果通过数据采集系统和软件测试，并实时显示处理后的数据，可实现测量空间大小的实时反馈；5、即时反映表面演变：由瞬间的激光反射，对物体表面的变化迅速反映出来；6、表面定位：可根据物体表面反射照射点和背景影像的混合，定位物体的位置和表面形状；7、表面质量检测：可以通过测量物体表面色泽、漆层厚度、表面粗糙度等特征，来检测其表面质量。
矿产
矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。
如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。
㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。
(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。
如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。
对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。
二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。
2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。
㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。
2、矿产品价格稳定性及变化趋势。
三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。
2、矿区矿产资源概况。
3、该设计与矿区总体开发的关系。
㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。
2、矿床开采技术条件及水文地质条件。
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1、光栅的分光原理
光栅方程
正入射
d s in k， k 0 ,1 ,2 ,L
sink,k0,1,2,L
表示第k级谱 线的角位置
d
0级没有色散
k 一定时, , 不同颜色的主极大位置不同,形成光谱。
各种波长的同级谱线（主极强）集合起来构成光源的一套光谱
光栅光谱有许多级,
每一级是一套光谱 sin
dsin2bkkb
可通过闪耀角的设计b，使光栅适用于某一波长段 的某级光谱上
沿槽面法线n
b da
单槽面衍射的0级是几何光学 的反射方向,沿原方向返回
槽面间干涉决定色散主极强：
相邻槽面间的光程差
Ld(sinsinb)
n 满足
N
2dsinbkkb
光栅单槽面衍射0级主极强正好落在kb光波的K级谱线上
作业：3-27，3-28，3-30，3-31，3-32
k d cosk
光栅的角色散本领
D
k
D d cosk
光栅的线色散本领
l Dl
kf
Dl fD Dl d cosk
d，k，f
与光栅中衍射单元的总数N无关
3. 光栅的色分辨本领
的k级主极大
+的k级主极大
sin
sin k
d
瑞利判据
能够分辨两谱线的最小角间隔
即为某级谱线（主极大）半角宽度k
b
b
da
da
n
n
N
dsinbdsink
N
dsink
各槽面的反射率是相同的,相位光栅
b da
单槽面衍射的0级是几何光学 的反射方向,沿2b方向反射
光栅方程
dsink
相邻槽面间的光程差
n
Ldsin
N
满足 dsin2bkkb
其他各干涉级缺级？ ad
kb光谱的其它级都几乎落在单槽衍射的暗线位置形成缺级
80-90%的光能kb光的k级谱线上
光栅光谱仪
光谱仪性能的主要标志
一、色散本领 二、色分辨本领
光栅（衍射）光谱仪 F-P（干涉）光谱仪
一、色散本领
对于一定波长差的两谱线，在位置上分开的能力 （角间隔或在屏上的距离l有多大）
角色散本领 线色散本领
D
Dl
l
Dl fD
f —（光栅、F-P）后的透镜焦距 多用反射 ？
二、色分辨本领
k
Nd
cosk
光栅的色散本领
k
D
d cosk
=
光栅的色分辨本领
瑞利判据
k
Ndcosk
kN
R kN
光栅的色分辨本领正比于衍射单元总数N和光谱的 级数k，与光栅常数d无关
闪耀光栅
普通光栅衍射（透射光栅）光谱仪缺点：
很大一部分能量集中在无色散0级主极强
单缝衍射因子的零级 主极强(调制强度）
sin
2
asin
sin 0
缝间干涉因子的零级 主极强
2
sin N
sin
d sin
重合（方向完全一）
sin k ,k 0
d
将大部分光能（单缝衍射的零级（几何像））集中到
所需光谱级（缝间干涉的非零级）上
闪耀光栅
两种工作方式 1、沿槽面法线n （光入射方式）： 2、沿光栅平面法线N
k
d
,k
0,1, 2,
2. 光栅的色散本领
sink
k
d
表 示 波 长 k 级 中 心 的 角 位 置
k
kdsin(k)
( k + ) 表 示 ( ) 波 长 k 级 中 心 的 角 位 置
s in ( k ) s in k ( s in k ) c o s k k d
两 波 长 （ ， ） k 级 两 条 纹 中 心 的 角 间 距
色散本领只是反映光谱仪将两相近谱线的中心分离程度 但位置拉开并不等于可以分辨
能否分辨此两谱线还取决于每一谱线本身的宽度 光谱仪对波长附近的谱线能够分辨的最小波长差为，
波长与之比，定义为：色分辨本领 R
瑞利判据
不可分辨
刚可分辨
两亮纹中心的距离恰等于每一亮纹的半值宽度 刚可以分辨
光栅（衍射）光谱仪