光柵光譜儀工作原理的相關(guān)分析

光柵光譜儀是指利用折射或衍射產(chǎn)生色散的一類(lèi)光譜測(cè)量?jī)x器。光柵光譜儀是光譜測(cè)量中zui常用的儀器。它由入射狹縫S1、準(zhǔn)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(gòu)成。是一種多應(yīng)用于野外觀測(cè)用的可以將成分復(fù)雜的光分解為光譜線(xiàn)的科學(xué)設(shè)備。例如日常我們看到的陽(yáng)光中的光線(xiàn)成分，經(jīng)過(guò)光柵光譜儀的分析，按波長(zhǎng)排列，可見(jiàn)光只占光譜中很小的范疇，其余都是肉眼無(wú)法分辨的光譜，如紅外線(xiàn)、微波、紫外線(xiàn)、X射線(xiàn)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(huà)出一系列平行、等距的刻線(xiàn)，然后在整個(gè)表面鍍上高反射的金屬膜或介質(zhì)膜，就構(gòu)成一塊反射試驗(yàn)射光柵。相鄰刻線(xiàn)的間距d稱(chēng)為光柵常數(shù)，通常刻線(xiàn)密度為每毫米數(shù)百至數(shù)十萬(wàn)條，刻線(xiàn)方向與光譜儀狹縫平行。

  入射光經(jīng)光柵衍射后，相鄰刻線(xiàn)產(chǎn)生的光程差。光柵方程將某波長(zhǎng)的衍射角和入射角通過(guò)光柵常數(shù)d起來(lái)， 為入射光波長(zhǎng)，m為衍射級(jí)次，取 等整數(shù)。式中的“ ”號(hào)選取規(guī)則為：入射角和衍射角在光柵法線(xiàn)的同側(cè)時(shí)取正號(hào)，在法線(xiàn)兩側(cè)時(shí)取負(fù)號(hào)。如果入射光為正入射 ，光柵方程變?yōu)?。衍射角度隨波長(zhǎng)的變化關(guān)系，稱(chēng)為光柵的角色散特性，當(dāng)入射角給定時(shí)，可以由光柵方程導(dǎo)出，復(fù)色入射光進(jìn)入狹縫S1后，經(jīng)M2變成復(fù)色平行光照射到光柵G上，經(jīng)光柵色散后，形成不同波長(zhǎng)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(zhǎng)的光聚焦在出射狹縫S2上，再由S2后面的電光探測(cè)器記錄該波長(zhǎng)的光強(qiáng)度。

  光柵G安裝在一個(gè)轉(zhuǎn)臺(tái)上，當(dāng)光柵旋轉(zhuǎn)時(shí)，就將不同波長(zhǎng)的光信號(hào)依次聚焦到出射狹縫上，光柵光譜儀光電探測(cè)器記錄不同光柵旋轉(zhuǎn)角度（不同的角度代表不同的波長(zhǎng)）時(shí)的輸出光信號(hào)強(qiáng)度，光柵光譜儀即記錄了光譜。