由大量等寬等間距的平行狹縫構成的光學器件稱為光柵(grating)。一般常用的光柵是在玻璃片上刻出大量平行刻痕制成,刻痕為不透光部分,兩刻痕之間的光滑部分可以透光,相當于一狹縫。精制的光柵,在1cm寬度內(nèi)刻有幾千條乃至上萬條刻痕。
這種利用透射光衍射的光柵稱為透射光柵,還有利用兩刻痕間的反射光衍射的光柵,如在鍍有金屬層的表面上刻出許多平行刻痕,兩刻痕間的光滑金屬面可以反射光,這種光柵稱為反射光柵。
下面我們來一起看一下關于光柵的應用原理:
折射原理
利用光柵視覺軟體把不同的圖案轉化成光柵線數(shù),利用光柵折射的原理,在不同的角度呈現(xiàn)出不同的圖案,不同規(guī)格的光柵會有不同的折射效果與折射角度,觀賞距離也會有所不同,所以在設計光柵效果圖檔的時候,必須先了解光柵才能設計出符合光柵特性的設計圖。
視覺效果
光柵效果可以分為以下幾種:立體[3D]、兩變[Flip]、變大變小[Zoom]、爆炸[Explosion]、連續(xù)動作[Animation]、扭轉[Twist]等,其實可以更簡化分類為:立體[3D]、變圖[Flip],在變圖中就涵蓋所有變化的效果,這些效果可以透過許多市面上的動畫軟體、繪圖軟體、網(wǎng)頁多媒體軟體,產(chǎn)生所需要的分解圖檔,經(jīng)由光柵視覺軟體將分解圖合成為光柵線數(shù)即可將平面的效果做成立體[3D]、變圖[Flip]的特殊效果。
光柵原理
光柵也稱衍射光柵。是利用多縫衍射原理使光發(fā)生色散(分解為光譜)的光學元件。它是一塊刻有大量平行等寬、等距狹縫(刻線)的平面玻璃或金屬片。光柵的狹縫數(shù)量很大,一般每毫米幾十至幾千條。單色平行光通過光柵每個縫的衍射和各縫間的干涉,形成暗條紋很寬、明條紋很細的圖樣,這些銳細而明亮的條紋稱作譜線。譜線的位置隨波長而異,當復色光通過光柵后,不同波長的譜線在不同的位置出現(xiàn)而形成光譜。光通過光柵形成光譜是單縫衍射和多縫干涉的共同結果。衍射光柵在屏幕上產(chǎn)生的光譜線的位置,可用式
表示。式中a代表狹縫寬度,b代表狹縫間距,φ為衍射角,θ為光的入射方向與光柵平面法線之間的夾角,k為明條紋光譜級數(shù)(k=0,±1,±2……),λ為波長,a+b稱作光柵常數(shù)。用此式可以計算光波波長。光柵產(chǎn)生的條紋的特點是:明條紋很亮很窄,相鄰明紋間的暗區(qū)很寬,衍射圖樣十分清晰。因而利用光柵衍射可以準確地測定波長。衍射光柵的分辨本領R=l/Dl=kN。其中N為狹縫數(shù),狹縫數(shù)越多明條紋越亮、越細,光柵分辨本領就越高。增大縫數(shù)N提高分辨本領是光柵技術中的重要課題。早的光柵是1821年由德國科學家J.夫瑯和費用細金屬絲密排地繞在兩平行細螺絲上制成的。因形如柵欄,故名為“光柵”?,F(xiàn)代光柵是用精密的刻劃機在玻璃或金屬片上刻劃而成的。光柵是光柵攝譜儀的核心組成部分,其種類很多。按所用光是透射還是反射分為透射光柵、反射光柵。反射光柵使用較為廣泛;按其形狀又分為平面光柵和凹面光柵。此外還有全息光柵、正交光柵、相光柵、閃耀光柵、階梯光柵等。
分光原理
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