光柵光譜儀工作原理的相關分析

光柵光譜儀工作原理的相關分析

光柵光譜儀是指利用折射或衍射產生色散的一類光譜測量儀器。光柵光譜儀是光譜測量中zui常用的儀器。它由入射狹縫S1、準直球面反射鏡M1、光柵G、聚焦球面反射鏡M2以及輸出狹縫S2構成。是一種多應用于野外觀測用的可以將成分復雜的光分解為光譜線的科學設備。例如日常我們看到的陽光中的光線成分，經過光柵光譜儀的分析，按波長排列，可見光只占光譜中很小的范疇，其余都是肉眼無法分辨的光譜，如紅外線、微波、紫外線、X射線等等。

   衍射光柵是光柵光譜儀的核心色散器件。它是在一塊平整的玻璃或金屬材料表面（可以是平面或凹面）刻畫出一系列平行、等距的刻線，然后在整個表面鍍上高反射的金屬膜或介質膜，就構成一塊反射試驗射光柵。相鄰刻線的間距d稱為光柵常數，通常刻線密度為每毫米數百至數十萬條，刻線方向與光譜儀狹縫平行。

  入射光經光柵衍射后，相鄰刻線產生的光程差。光柵方程將某波長的衍射角和入射角通過光柵常數d起來， 為入射光波長，m為衍射級次，取 等整數。式中的“ ”號選取規則為：入射角和衍射角在光柵法線的同側時取正號，在法線兩側時取負號。如果入射光為正入射 ，光柵方程變為 。衍射角度隨波長的變化關系，稱為光柵的角色散特性，當入射角給定時，可以由光柵方程導出，復色入射光進入狹縫S1后，經M2變成復色平行光照射到光柵G上，經光柵色散后，形成不同波長的平行光束并以不同的衍射角度出射，M2將照射到它上面的某一波長的光聚焦在出射狹縫S2上，再由S2后面的電光探測器記錄該波長的光強度。

  光柵G安裝在一個轉臺上，當光柵旋轉時，就將不同波長的光信號依次聚焦到出射狹縫上，光柵光譜儀光電探測器記錄不同光柵旋轉角度（不同的角度代表不同的波長）時的輸出光信號強度，光柵光譜儀即記錄了光譜。