衍射光栅 衍射光栅
(diffraction grating)
一种由密集、等间距平行刻线构成的光学器件.分反射和透射两大类.它利用多缝衍射和干涉作用,将射到光栅上的光束按波长的不同进行色散,再经成像镜聚焦而形成光谱.天文仪器中应用较多的是反射光栅,它的基底是低膨胀系数的玻璃或熔石英,上面镀铝,然后把平行线刻在铝膜上.图为高倍率放大的光栅刻槽面形状,光栅色散可用方程m =C (sini +sin )描述,式中i 为入射角,取正值,为衍射角.当衍射光与入射光在光栅法线同一侧为正,反之为负；C 为光栅常数,为一个整数.当入射角i 给定时,对于满足光栅方程的每个m 值,都有相应的级光谱,每个波长的光能量分散在诸光谱级中.现代刻制光栅的技术,能使所有刻卟劢孛婢哂邢嗤末p严格规定的形状和尺寸.选择适当入射角,可使所需的波长及其邻近波段的绝大部分(达70％)的光能量集中到预定的光谱级中.这种集中光能量的性质称为“闪耀”.起衍射作用的刻线槽面与光栅面的夹角β,称为闪耀角.具有这种性质的光栅称为闪耀光栅或定向光栅.另一方面,满足=……的不同光谱级次的谱线,在焦面上重迭.同所需谱线重迭的其他谱线,一般用有色玻璃隔去.光栅角色散,理论分辨本领R =λ /δλ =mN .此处δλ 为可分辨的最小光谱单元宽度,N 为刻线总数.
衍射光栅的精度要求极高,很难制造,但其性能稳定,分辨率高,角色散高而且随波长的变化小,所以在各种光谱仪器中得到广泛应用.天文光学仪器应用的光栅主要有：平面反射光栅：刻线密度一般每毫米300～1,500线,最常用的是每毫米600线,光谱级m ≤5.折轴恒星摄谱仪要求尽可能高的聚光能力,光栅面积愈大愈好,在低光谱级次工作.而太阳摄谱仪要求高色散和高分辨率,使用较高的光谱级次.目前使用有效的光栅刻线面的宽度在200～300毫米,最大可达600毫米.中阶梯光栅：是刻线密度较低的平面反射光栅,最常用的刻线密度是每毫米79线,具有较好的定向性能,闪耀角通常取为63°26′,工作于高光谱级次(m ≈40).利用色散方向与它垂直的平面光栅分开重迭级次,可以得到二维结构的光谱图,应用到像管摄谱仪十分有利.由于中阶梯光栅的角色散是平面光栅的二倍或更多,因此使用它的摄谱仪结构紧凑.透射光栅：用作物端光栅.如将透射光栅刻制在棱镜斜面上,即成非物端光栅,多用于大望远镜.
相关公式：d•sinθ= n•λ
其中d为为两狭缝之间的间距,θ为衍射角度,n为光栅级数,λ为波长.
