光柵二級衍射的概念
一種由密集﹑等間距平行刻線構成的光學器件.分反射和透射兩大類.它利用多縫衍射和干涉作用﹐將射到光柵上的光束按波長的不同進行色散﹐再經成像鏡聚焦而形成光譜.天文儀器中應用較多的是反射光柵﹐它的基底是低膨脹系數的玻璃或熔石英﹐上面鍍鋁﹐然后把平行線刻在鋁膜上.圖為高倍率放大的光柵刻槽面形狀﹐光柵色散可用方程m=C(sini sin)描述﹐式中i為入射角﹐取正值﹐為衍射角.當衍射光與入射光在光柵法線同一側為正﹐反之為負﹔C為光柵常數﹐為一個整數.當入射角i給定時﹐對于滿足光柵方程的每個m值﹐都有相應的級光譜﹐每個波長的光能量分散在諸光譜級中.現代刻制光柵的技術﹐能使所有刻卟勱孛婢哂邢嗤末p嚴格規定的形狀和尺寸.選擇適當入射角﹐可使所需的波長及其鄰近波段的絕大部分(達70％)的光能量集中到預定的光譜級中.這種集中光能量的性質稱為“閃耀”.起衍射作用的刻線槽面與光柵面的夾角β﹐稱為閃耀角.具有這種性質的光柵稱為閃耀光柵或定向光柵.另一方面﹐滿足=……的不同光譜級次的譜線﹐在焦面上重迭.同所需譜線重迭的其他譜線﹐一般用有色玻璃隔去.光柵角色散﹐理論分辨本領R=λ/δλ=mN.此處δλ為可分辨的最小光譜單元寬度﹐N為刻線總數.
衍射光柵的精度要求極高﹐很難制造﹐但其性能穩定﹐分辨率高﹐角色散高而且隨波長的變化小﹐所以在各種光譜儀器中得到廣泛應用.天文光學儀器應用的光柵主要有﹕平面反射光柵﹕刻線密度一般每毫米300～1﹐500線﹐最常用的是每毫米600線﹐光譜級m≦5.折軸恒星攝譜儀要求盡可能高的聚光能力﹐光柵面積愈大愈好﹐在低光譜級次工作.而太陽攝譜儀要求高色散和高分辨率﹐使用較高的光譜級次.目前使用有效的光柵刻線面的寬度在200～300毫米﹐最大可達600毫米.中階梯光柵﹕是刻線密度較低的平面反射光柵﹐最常用的刻線密度是每毫米79線﹐具有較好的定向性能﹐閃耀角通常取為63°26′﹐工作于高光譜級次(m≒40).利用色散方向與它垂直的平面光柵分開重迭級次﹐可以得到二維結構的光譜圖﹐應用到像管攝譜儀十分有利.由于中階梯光柵的角色散是平面光柵的二倍或更多﹐因此使用它的攝譜儀結構緊湊.透射光柵﹕用作物端光柵.如將透射光柵刻制在棱鏡斜面上﹐即成非物端光柵﹐多用于大望遠鏡.
