衍射光栅通过其周期性的结构,能够使入射光的振幅或相位(或两者同时)受到周期性的空间调制。这种调制导致不同波长的光以不同的角度发生衍射,从而实现光的分光。对于白光,它包含多种不同频率(波长)的成分,当白光通过衍射光栅时,不同波长的光会因衍射角度的差异而被分离,形成光谱。
衍射光栅的凹槽图案或凹槽间距(d)决定了不同级衍射的角度。较小量的入射光也会在较高角度处被分离成较大的第二级和第三级衍射。衍射光栅后面的光波是衍射光栅诸狭缝衍射光的叠加。用于分离白光中不同频率成分的分光计,就利用了衍射光栅的原理。
衍射光栅在光学上最重要的应用之一是作为分光器件,常被用于单色仪和光谱仪上。实际应用的衍射光栅通常是在表面上有沟槽或刻痕的平板。通过衍射光栅,我们能够观察到白光被分解成由连续颜色组成的光谱,这一现象称为光的色散。
以下是一些衍射光栅分离白光频率成分的图片:
这些图片展示了衍射光栅如何将白光分解成不同颜色的光谱,证实了衍射光栅在分离白光中的不同频率成分方面的有效性。
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