
光栅(guāng shān)在光学和电子工程领域中指一种具有周期性空间结构的光学元件,其核心功能是通过衍射或干涉效应操控光线。以下是详细解释:
物理结构
光栅由大量等宽等间距的平行狭缝或刻线构成,常见类型包括透射光栅(光线穿过刻痕)和反射光栅(光线从金属刻线反射)。其关键参数为刻线密度(如1200线/毫米),直接影响光的色散能力。
英文对应术语
在汉英词典中,光栅通常译为:
光栅基于夫琅禾费衍射原理:当复色光入射时,不同波长的光因衍射角差异发生色散,形成光谱。其光程差公式为:
$$ Delta = d(sintheta_i + sintheta_m) = mlambda $$
其中$d$为光栅常数,$theta_i$为入射角,$theta_m$为第$m$级衍射角,$lambda$为波长。
用于分光光度计、天文望远镜,实现纳米级波长分辨(例:LIGO引力波探测中的反射光栅)。
液晶投影仪采用闪耀光栅增强特定衍射级亮度;条形码扫描器利用光栅分解激光。
光栅尺通过莫尔条纹位移测量机械精度(分辨率达0.1μm)。
ISO 10110-7:2017 定义光栅为"周期性结构光学表面",规范其衍射效率测试方法(ISO标准链接)。
《光学系统设计》(Robert Fischer著)指出现代光栅可达到>95%的衍射效率(科学出版社, 2019)。
从18世纪Rittenhouse的毛发光栅,到现代全息光栅(激光干涉刻蚀)和等离子体光栅(纳米级超表面结构),刻线精度已突破10000线/毫米。
注:本解释综合光学原理、工程应用及国际标准,术语定义符合《物理学名词》(全国科学技术名词审定委员会版)。
光栅是一种基于衍射原理的光学元件,由大量等宽、等间距的平行狭缝或刻痕构成,主要用于分散和分离光谱。以下是详细解释:
光栅由玻璃、金属等材料制成,表面刻有密集的平行刻痕(不透光部分),相邻刻痕间的光滑区域可透光或反射光,形成周期性结构。精制光栅每厘米刻痕可达数千至上万条。
通过多缝衍射和干涉效应,光栅将入射光按不同波长分散到不同方向。衍射角θ与波长λ的关系由光栅方程描述: $$ d(sintheta + sinalpha) = mlambda $$ 其中,(d)为光栅常数(刻痕间距),α为入射角,m为衍射级次。
光栅的色散能力使其成为现代光学系统的核心元件,其性能受材料、刻线精度及使用环境等因素影响。如需更完整信息,可参考搜狗百科及科研计算器相关文献。
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