光谱仪基础知识
发布时间:2020-06-01 来源:文档文库
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第1章 衍射光栅:刻划型和全息型
衍射光栅由下列两种方法制成:一种是用带钻石刀头的刻划机刻出沟槽的经典方法,另一种是用两束激光形成干涉条纹的全息方法。(更多信息详见Diffraction Gratings Ruled & Holographic Handbook. 经典刻划方法制成的光栅可以是平面的或者是凹面的,每道沟槽互相平行。全息光栅的沟槽可以是均匀平行的或者为优化性能而特别设计的不均匀分布。全息光栅可在平面、球面、超环面以及很多其他类型表面生成。 本书提到的规律、方法等对各类不同表面形状的经典刻划光栅和全息光栅均适用,如需区分,本书会特别给出解释。 1.1 基础公式
在介绍基础公式前,有必要简要说明单色光和连续谱。 提示:单色光其光谱宽度无限窄。常见良好的单色光源包括单模激光器和超低压低温光谱校正灯。这些即为大家所熟知的“线光源”或者“离散线光源”。 提示:连续谱光谱宽度有限,如“白光”。理论上连续谱应包括所有的波长,但是实际中它往往是全光谱的一段。有时候一段连续谱可能仅仅是几条线宽为1nm的谱线组成的线状谱。 本书中的公式适用于空气中的情况,即m0=1。因此,l=l0=空气中的波长。
定义
α - (alpha 入射角 β - (beta 衍射角 k - 衍射阶数
度 度 整数
单位
定义
n - 刻线密度 DV - 分离角 µ0 - 折射率 λ - 真空波长
λ0 - 折射率为 µ0介质中的波长 其中λ0 = λ/µ0
单位 刻线数每毫米 度 无单位 纳米
1 nm = 10-6 mm; 1 mm = 10-3 mm; 1 A = 10-7 mm 最基础的光栅方程如下:
(1-1 在大多数单色仪中,入口狭缝和出口狭缝位置固定,光栅绕其中心旋转。因此,分离角DV成为常数,由下式决定,
(1-2 对于一个给定的波长l ,如需求得a和b ,光栅方程(1-1可改写为:
(1-3 假定DV值已知,则a和b可通过式(1-2、(1-3求出,参看图1.1、1.2和第2.6节。
图 1.1 单色仪结构示意
图 1.2