不同种类光栅的应用2.doc

光栅的应用
----光源光谱专题实验论文

【摘要】：光栅是结合科技与印刷于一体的技术，能在特质胶片的作用下产生奇幻的视觉效果。光栅是利用多缝衍射原理使光发生色散的光学元件。它是一块刻有大量平行等宽、等距狭缝(刻线)的平面玻璃或金属片1。不同的光栅在不同的领域中有不同的应用，本文主要介绍衍射光栅、正交光栅、全息光栅以及闪耀光栅在日常生产生活中的应用。
【关键字】：衍射光栅 正交光栅 全息光栅 闪耀光栅
【正文】：
随着人们研究的深入，越来越多的光学现象被应用到生产生活中，光栅就是研究物理光学必不可少的光学仪器。
光栅是利用多缝衍射原理使光发生色散(分解为光谱)的光学元件。光栅的种类有很多，这里主要介绍衍射光栅、正交光栅、全息光栅以及闪耀光栅。
由大量等宽等距的狭缝构成的光学元件叫做衍射光栅。不同的波长的亮线出现在不同衍射角方向上形成光谱，能够测定谱线的衍射角和光谱级，由于光栅常数已知，我们就可以利用光栅方程dsinθ=kλ求出该谱线的波长，相反的，如果波长已知，便可以求出光栅常数2。目前衍射光栅已经应用到精密测量中，精确程度可以达到0.1nm。衍射光栅的精度极高﹐性能稳定﹐分辨率高﹐但很难制造。 以衍射光栅为原理的太阳摄谱仪角色散高而且随波长的变化小﹐在各种光谱仪器中得到广泛应用。
正交光栅是由相互垂直的刻痕组成，当点状光照射正交光栅时，会得到方形点阵图案3。两块正交光栅叠放在一起时，每一个点又可以发散成点阵图案。转动靠近成像的光栅片，每个小图案都绕自己的中心转动，而移动另一个正交光栅时，每个小图案又围绕整个图案的中心转动。而当一束光照耀该装置时，经过光的色散，就得到了七彩美丽的彩色图案。舞台闪耀交错的光，如果都用光直接照射的话，会浪费大量的钱财和电。运用正交光栅就可以很好的解决这个问题，在灯的末端加上两个正交光栅片，奇幻的灯光效果给舞台增彩不少。
全息光栅是利用全息照相技术制作的光栅。光全息技术，主要是利用光相干迭加原理，简单讲就是通过对复数项（时间项）的调整，使两束光波列的峰值迭加，峰谷迭加，达到相干场具有较高的对比度的技术4。全息光栅是全息照相的原理制成的。激光束经过光栅被分成两部分，一部分射向被摄物体，一部分射向反射镜，从物体反射回来的光与反射镜来的光发生干涉，产生了明暗相间的干涉条纹，感光片便成了全息照片。再用激光束去照射全息照片的时候，便能清晰的看到物体的像。
全息光栅的应用：1.用全息方法消除像差，比如消除大气扰动的影响；升级版，制作全息密码，神一般的未来加密技术 2.用全息术测光学不均匀性和应力 3.用全息照相研究瞬态现象 4.信息存储
在光学玻璃或熔融石英的镜面上，镀上一层金属膜，并在镜面金属膜上刻上一系列平行等宽、等距的刻线，这种使白光反射，又能使光色散的光栅，称为反射光栅。3D电影就是利用反射光栅的原理制作的。现代的很多场所，比如酒店，餐厅，办公楼，写字楼，娱乐，洗浴中心，茶馆等都悬挂放射光栅立体画，其画面立体感强，更具有真实性、空间感。而这种发明也广泛应用于婚纱摄影，广告宣传画，以及很多的艺术品中，3D名片也不失为宣传自己的得力工具。
闪耀光栅：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，即闪耀光栅某一光谱级上，从这个方向探测时，光谱的强度最大，这种现象称为闪耀，这种光栅称为闪耀光栅5。
普通的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。它的这一优点已经广泛应用于各种先进的光学仪器。
以上总结了不同光栅的特点及其在生活以及科学研究中的作用。可见光栅是光源光谱中很重要的一部分，我们应该更深入的认识它，开发它，利用它，造福于人类社会。而我们也应该充满对物理研究的热情，探索物理。
【参考文献】：
1. 光栅 维基百科
2. 衍射光栅 大学物理实验（成正维 牛原主编）
3. 正交光栅 百度百科
4. 全息光栅 百度百科
5. 闪耀光栅 百度百科