光栅作为一种利用衍射和干涉原理来分光(将复合光分解为单色光)或调制光波的光学元件,其应用极其广泛,涵盖了科学、工业、通信、日常生活等众多领域。
光栅主要类型
1. 透射光栅: 光通过光栅上的透明狭缝发生衍射,通常刻划在透明基板(如玻璃)上。
2. 反射光栅:光在光栅表面的反射刻线上发生衍射,这是目前应用最广泛的类型。
3. 全息光栅:利用两束相干激光干涉产生的干涉条纹在光敏材料(如光刻胶)上曝光记录而成,而非机械刻划。具有杂散光少、无鬼线、制作精度高等优点。
4. 体全息光栅:记录在厚感光材料内部的三维干涉图样。具有高衍射效率、窄带宽、角度/波长选择性好等特点,常用于显示、AR/VR、光谱滤波等。
光栅核心应用(光谱分析)
光谱仪/单色仪:这是光栅最经典和最重要的应用。光栅是光谱仪的核心色散元件,用于将入射的复合光(如白光)按照波长(颜色)在空间上分散开,形成光谱。通过测量光谱,可以分析物质的成分、结构、温度、浓度等。
应用领域
1.化学分析:原子吸收光谱、原子发射光谱、分子光谱(紫外、可见、红外、拉曼)等,用于元素和化合物定性与定量分析。
2.材料科学:研究材料的能带结构、光学性质、成分分析。
3.天文学: 分析恒星、星系的光谱,确定其组成、温度、运动速度(红移/蓝移)。
4.环境监测:检测大气污染物、水质参数。
5.生物医学:生化分析、血液检测、DNA测序(部分技术)。
6.激光特性测量:测量激光的波长、线宽。
