文档介绍：光栅衍射光强分布研究    论文导读:光强分布外部轮廓(包络线)与单缝衍射的形状相同。位置变化,光栅衍射光强分布研究。关键词:衍射光栅,光强分布,位置变化     引言光栅是光学仪器中非常重要且广泛使用的光学元件之一,在进行频谱分析、光的色散的研究以及制作数学化传感器时,经常应用光栅作为其中的主要元件。在进行观察测量时,往往要求有较强的光强,条纹较亮,这样才较容易测量,或是在感光底片上才能出现清晰的条纹。当光线垂直入射时,衍射条纹分散在中央明条纹的两侧,每一级衍射条纹的相对光强就较弱。如果光线斜入射,打破了衍射条纹左右对称分布的情况,出现衍射条纹一边增多一边减少的现象,同时,条纹增多的一侧的衍射条纹的强度也有明显地增加。当入射角较大时,衍射条纹全部集中在一侧,入射光的能量会使前几级的条纹的亮度都有显著的改观。一、正入射设波长为λ的单色光垂直入射到缝数为N的光栅上,光栅常量为d,缝宽为b,观察屏置于透镜L的焦平面上,如图1所示,根据光栅衍射理论,相应于衍射角θ,在观察屏上P点处,其光强分布函数为(1) (2)     L        δ        θ    在式(1)、(2)中令N=1,得到单缝衍射光强分布,它来源于单缝衍射,是整个衍射光强分布的轮廓,决定着谱线强度的分布,令b→0,则得到多光束干涉强度分布,它来源于缝间干涉,决定着谱线位置的分布。论文发表,位置变化。因而,光栅衍射光强分布是单缝衍射与缝间干涉两因子的乘积。利用式(1)计算出的各个因子独立的相对光强关系,为单缝衍射因子的贡献;中图为缝间干涉因子贡献;下图为它们的合成光强。根据式(1)、可知,光栅衍射具有其如下特点: (1)单缝衍射最小值位置满足: (k=±1,±2,…)(3) 因此,以相邻两最小值为间隔的单缝衍射最大值的角宽度为: (4) 多缝干涉主最大位置满足: (j=±1,±2,…)(5) 多缝干涉两亮条纹之间的角宽度为: (6) 两角宽度之比为: (7) 多缝干涉最小值位置满足: (j′≠0,=±1,±2,…)(8) (2)与单缝衍射相比,缝衍射的图样中出现一系列新的强度最大值和最小值,其中那些较强的线叫做主最大,较弱的线叫次最大。论文发表,位置变化。(3)主极大位置与缝数目N无关,但N越大,主极大宽度越小,其强度在正比与(4)两个相邻的主极大之间有(N-1)条暗条纹和(N-2)个主极大。(5)光强分布外部轮廓(包络线)与单缝衍射的形状相同。二、斜入射当光线垂直入射时,光栅衍射条纹是关于中央零级条纹左右对称的。论文发表,位置变化。最高衍射条纹级数由光栅常数与入射光波长的比值来决定。高级次衍射条纹的光强随级次的增大而衰减很快,在一般的实验测量条件下,只能观测到前一、二级,三级以后的衍射条纹较难观测到。但是,当光线斜入射时,衍射条纹不再对称,衍射条纹的最高级次不但与光栅常数、入射光波长有关,也与光线的入射角有关,入射角增大时,条纹级次增大,当入射角增大到某一角度,所有的衍射条纹都全部集中到一侧;此时前几级条纹的强度比垂直入射时明显增加很多,对观察和测量带来很大的方便。 1、斜入射光栅表面的光栅方程设波长为λ的单色光以角度φ入射到光栅上,光栅常数为d=a+b,衍射角为θ,k为级数。现行教科书中对于斜人射情况下的光栅方程有三种表述。论文发表,位置变化。第一种表述光栅方程为(a+b)(