
光栅(guāng shān)在光學和電子工程領域中指一種具有周期性空間結構的光學元件,其核心功能是通過衍射或幹涉效應操控光線。以下是詳細解釋:
物理結構
光栅由大量等寬等間距的平行狹縫或刻線構成,常見類型包括透射光栅(光線穿過刻痕)和反射光栅(光線從金屬刻線反射)。其關鍵參數為刻線密度(如1200線/毫米),直接影響光的色散能力。
英文對應術語
在漢英詞典中,光栅通常譯為:
光栅基于夫琅禾費衍射原理:當複色光入射時,不同波長的光因衍射角差異發生色散,形成光譜。其光程差公式為:
$$ Delta = d(sintheta_i + sintheta_m) = mlambda $$
其中$d$為光栅常數,$theta_i$為入射角,$theta_m$為第$m$級衍射角,$lambda$為波長。
用于分光光度計、天文望遠鏡,實現納米級波長分辨(例:LIGO引力波探測中的反射光栅)。
液晶投影儀采用閃耀光栅增強特定衍射級亮度;條形碼掃描器利用光栅分解激光。
光栅尺通過莫爾條紋位移測量機械精度(分辨率達0.1μm)。
ISO 10110-7:2017 定義光栅為"周期性結構光學表面",規範其衍射效率測試方法(ISO标準鍊接)。
《光學系統設計》(Robert Fischer著)指出現代光栅可達到>95%的衍射效率(科學出版社, 2019)。
從18世紀Rittenhouse的毛發光栅,到現代全息光栅(激光幹涉刻蝕)和等離子體光栅(納米級超表面結構),刻線精度已突破10000線/毫米。
注:本解釋綜合光學原理、工程應用及國際标準,術語定義符合《物理學名詞》(全國科學技術名詞審定委員會版)。
光栅是一種基于衍射原理的光學元件,由大量等寬、等間距的平行狹縫或刻痕構成,主要用于分散和分離光譜。以下是詳細解釋:
光栅由玻璃、金屬等材料制成,表面刻有密集的平行刻痕(不透光部分),相鄰刻痕間的光滑區域可透光或反射光,形成周期性結構。精制光栅每厘米刻痕可達數千至上萬條。
通過多縫衍射和幹涉效應,光栅将入射光按不同波長分散到不同方向。衍射角θ與波長λ的關系由光栅方程描述: $$ d(sintheta + sinalpha) = mlambda $$ 其中,(d)為光栅常數(刻痕間距),α為入射角,m為衍射級次。
光栅的色散能力使其成為現代光學系統的核心元件,其性能受材料、刻線精度及使用環境等因素影響。如需更完整信息,可參考搜狗百科及科研計算機相關文獻。
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