衍射的应用课件.ppt

3.4 3.4 衍射的衍射的应用用3.4.13.4.1 衍射光衍射光栅- -- -光光谱仪 3.4.23.4.2 波波导光光栅3.4.33.4.3 全息光全息光栅3.4.43.4.4 波波带片片3.4.53.4.5 微光学透微光学透镜返回第3章1衍射的应用3.4.1 3.4.1 衍射光衍射光栅- -- -光光谱仪 1.1.衍射光衍射光栅1)1)光光栅概述概述2)2)光光栅方程方程3)3)衍射光衍射光栅的分光原理的分光原理 2.2.闪耀光耀光栅1)1)闪耀光耀光栅的的结构构2)2)闪耀光耀光栅的的闪耀原理耀原理3.3.光光谱仪1)1)光光谱仪概述概述2)2)光光栅光光谱仪的特性的特性2衍射的应用1 1、衍射光、衍射光栅1)1)光光栅概述概述•衍射光衍射光栅•一种一种应用非常广泛、非常重要的光学元件，主要用作分光用非常广泛、非常重要的光学元件，主要用作分光( (从从远红外到真空紫外外到真空紫外) )元件，元件，还可用于可用于长度和角度的精密度和角度的精密测量、量、自自动化化测量及量及调制元件；制元件；•工作基工作基础：夫朗和：夫朗和费多多缝衍射效衍射效应•光光栅•狭狭义：由大量等：由大量等宽、等、等间隔的狭隔的狭缝构成的光学元件。

构成的光学元件•世界上最早的光世界上最早的光栅是夫朗和是夫朗和费在在18191819年制成的金属年制成的金属丝栅网，网，现在的一般光在的一般光栅是通是通过在平板玻璃或金属板上刻划出一道道在平板玻璃或金属板上刻划出一道道等等宽、等、等间距的刻痕制成距的刻痕制成•广广义：凡是能使入射光的振幅或相位，或者两者同：凡是能使入射光的振幅或相位，或者两者同时产生周生周期性空期性空间调制的光学元件制的光学元件•基于此，出基于此，出现了所了所谓的晶体光的晶体光栅、超声光、超声光栅、晶体折射率光、晶体折射率光栅等新型光等新型光栅3衍射的应用光栅的分类光栅的分类•按工作方式分按工作方式分•透射光透射光栅•反射光反射光栅•按按对入射光的入射光的调制作用分制作用分•振幅光振幅光栅•相位光相位光栅•光光栅常数常数- -d- -d•在光学光在光学光谱区采用的光区采用的光栅刻痕密度刻痕密度为0.20.2～～24002400条条/mm/mm，，实验室研究工作中常用的是室研究工作中常用的是600600条条/mm/mm和和12001200条条/mm/mm，，总数数为 5×105×104 4条；条；•刻痕的倒数即是光刻痕的倒数即是光栅常数常数d;d;返回4衍射的应用2)2)光光栅方程方程•在光在光栅光光强分布函数中，光分布函数中，光强出出现主最大主最大值的条件是的条件是- -- -光光栅方程方程n使用光使用光栅研究光研究光谱时，若，若测出衍射角出衍射角 ，即可，即可计算出光算出光波的波波的波长。

-- -光光栅的的应用之一用之一n光光栅方程的方程的实质n相相邻两两缝产生的沿生的沿 衍射光束衍射光束间的光程差的光程差为dsindsin  ；；) dsin dsin ndsindsin  =m =m - -- -相相邻两两缝衍射光干涉相衍射光干涉相长的条件的条件5衍射的应用不同入射情况下的光栅方程不同入射情况下的光栅方程( (透射透射) )•图(a)(a)入射光正射光入射光正射光栅此时，相，相邻两两缝衍射光束衍射光束间的光程差的光程差为dsindsin ，光，光栅方程：方程： dsindsin =m=m - -- -两束光干涉相两束光干涉相长的条件的条件•图(b)(b)入射光以入射光以 0 0角斜射，衍射光与入射光在法角斜射，衍射光与入射光在法线的同的同侧时两相邻缝衍射光束衍射光束间的光程差的光程差为：： d(sind(sin + +sinsin 0 0) )故对应的光的光栅方方程程为：： d(sind(sin + +sinsin 0 0)=m)=m ，，m=0m=0，，±1±1，，±2±2…•图(c)(c)入射光以入射光以 0 0角斜射，衍射光与入射光在法角斜射，衍射光与入射光在法线的异的异侧时。

两相两相邻缝衍射光束衍射光束间的光程差的光程差为：： d(sind(sin - -sinsin 0 0) )故对应的光的光栅方方程程为：： d(sind(sin - -sinsin 0 0)=m)=m ，，m=0m=0，，±1±1，，±2±2…  0  0 法线 d  (a) (b) (c) 返回返回n当入射光与衍射当入射光与衍射光在光光在光栅法法线的的同同侧( (异异侧) )取取“+ +”( (“- -”) )号n反射光反射光栅亦如此6衍射的应用3)3)衍射光衍射光栅的分光原理的分光原理•可可见，，对于于给定光定光栅常数常数d d的光的光栅，当用复色光照射，当用复色光照射时，，除零除零级衍射光外，不同波衍射光外，不同波长的同一的同一级衍射光不重合，即衍射光不重合，即发生生“色散色散”现象，象，这就是衍射光就是衍射光栅的分光原理。

的分光原理•对应于不同波于不同波长的各的各级亮亮线称称为光光栅谱线，不同波，不同波长光光谱线的分开程度随着衍射的分开程度随着衍射级次的增大而增大，次的增大而增大，对于同一于同一衍射衍射级次而言，波次而言，波长大者，大者，θθ大，波大，波长小者，小者，θθ小 -- -光光栅方程方程n每每块光光栅在入射角在入射角 0 0给定的定的情况下，最大光情况下，最大光谱级为n可可见，， 0 0≠0≠0时，正，正/ /负级光光谱的的级数是不相等的数是不相等的返回返回7衍射的应用白光光白光光栅光光谱n由光由光栅方程可得，方程可得，sinsinsinsin 0 0=m=m /d./d.n0 0级(m=0)(m=0)光光谱仍是白色，透射光仍是白色，透射光栅0 0级在入射光方向在入射光方向上、反射光上、反射光栅0 0级在反射光方向上，且无色散；在反射光方向上，且无色散；n各各级光光谱m=±1m=±1，，±2±2…对称地分列两旁；称地分列两旁；n同一同一级光光谱，按波，按波长由近向由近向远排列排列( (紫紫- -红) )；；n除除j=±1j=±1级光光谱外，其余各外，其余各级有重叠有重叠现象象n二二级光光谱的的600-760nm600-760nm与三与三级光光谱的的400-506.7nm400-506.7nm重叠。

重叠 j=2 j=1 j=-1 j=3￿￿j=08衍射的应用2 2、、闪耀光耀光栅1) 1) 闪耀光耀光栅的的结构构•闪耀光耀光栅又称炫耀光又称炫耀光栅、定向光、定向光栅，是一种相位型光，是一种相位型光栅•平面光平面光栅的不足的不足•平面光平面光栅( (透射、反射透射、反射) )衍射的零衍射的零级主极大，无色散作用，主极大，无色散作用，不能用于分光，光不能用于分光，光栅分光必分光必须利用高利用高级主极大•由多由多缝衍射的衍射的强度分布已知，度分布已知，多多缝衍射的零衍射的零级主极大占主极大占有很大的一部分光能量，可用于分光的高有很大的一部分光能量，可用于分光的高级主极大的光主极大的光能量能量较少，大部分能量将被浪少，大部分能量将被浪费n在在实际应用中必用中必须改改变通常光通常光栅的衍射光的衍射光强度分布，使光度分布，使光强度集中到有用的那一光度集中到有用的那一光谱级上去n18881888年瑞利指出理年瑞利指出理论上有可能把能量从上有可能把能量从( (对分光分光) )无用的零无用的零级主极大主极大转移到高移到高级谱上去，上去，19101910年伍德年伍德(Wood)(Wood)成功地刻成功地刻制出了形状可以控制的沟槽，制成了制出了形状可以控制的沟槽，制成了闪耀光耀光栅。

9衍射的应用平面光栅不足的原因平面光栅不足的原因n平面衍射光栅的零级主极大占有很大的一部分光能量，是平面衍射光栅的零级主极大占有很大的一部分光能量，是由干涉零级主极大与单缝衍射主极大重合而造成的；由干涉零级主极大与单缝衍射主极大重合而造成的；n这种重合的起因是干涉和衍射的光程差均由同一衍射角这种重合的起因是干涉和衍射的光程差均由同一衍射角 决定n如如图3-37(a)3-37(a)所示所示, ,光沿任一角度光沿任一角度 入入射射时，衍射，衍射单缝的的缝两两边缘点之点之间的光程差的光程差为n多多缝干涉的相干涉的相邻缝之之间的光程差的光程差为n可可见，， = = 时，两个主极大，两个主极大( (单缝衍射主极大与干涉零衍射主极大与干涉零级主极大主极大) )的方向一致如何改的方向一致如何改变？？ 10衍射的应用闪耀光栅的结构闪耀光栅的结构•图3-39(a)3-39(a)所示的、在平面所示的、在平面玻璃上刻出玻璃上刻出锯齿形形细槽构槽构成的透射式成的透射式闪耀光耀光栅；；•和和图3- 39(b)3- 39(b)所示的、在所示的、在金属平板表面刻出金属平板表面刻出锯齿槽槽构成的反射式构成的反射式闪耀光耀光栅；；•可以通可以通过折射和反射的方折射和反射的方法，将干涉零法，将干涉零级与衍射中与衍射中央主极大位置分开。

央主极大位置分开返回返回n在在这种种结构中，光构中，光栅面和面和锯齿槽面方向不同；槽面方向不同；n光光栅干涉主极大方向是以光干涉主极大方向是以光栅平面法平面法线方向方向为其零其零级方向；方向；n衍射的中央主极大方向衍射的中央主极大方向则是由刻槽面法是由刻槽面法线方向等其方向等其它因素决定它因素决定 11衍射的应用2) 2) 闪耀光耀光栅的的闪耀原理耀原理•图3-403-40所示，反射式所示，反射式闪耀耀光光栅n以其以其为例，例，说明明如何如何实现干涉零干涉零级和衍射中央主极和衍射中央主极大方向的分离大方向的分离n假假设锯齿形槽面与光形槽面与光栅平平面的面的夹角角为θθ0 0( (该角称角称为闪耀角耀角) )，，锯齿形槽形槽宽度度( (也即刻槽周期也即刻槽周期) )为d d，，n则对于按于按 角入射的平行角入射的平行光束光束A A来来说，其，其单槽衍射槽衍射中央主极大方向中央主极大方向为其槽面其槽面的的镜反射方向反射方向B B d12衍射的应用如何实现干涉零级和衍射中央主极大方向的分离？如何实现干涉零级和衍射中央主极大方向的分离？n干涉主极大方向，决定于光干涉主极大方向，决定于光栅方程方程n若希望若希望B B方向是第方向是第m m级干涉主极大，干涉主极大，则nB B方向也是衍射主极大方向，且方向也是衍射主极大方向，且 = = 。

-- -单槽衍射中央主极大方向同槽衍射中央主极大方向同时为第第m m级干涉主极大方向所干涉主极大方向所应满足的关系式足的关系式n讨论13衍射的应用n若光沿槽面法线方向入射，则若光沿槽面法线方向入射，则α=β=0α=β=0，， =θ=θ=θ=θ0 0上式简化为式简化为返回返回- -- -主主闪耀条件耀条件n 0 0称称为光光栅的的闪耀角，耀角，波波长 M M称称为光光栅的的闪耀波耀波长，， m m称称为闪耀耀级次n可可见，，对一定一定结构构(θ(θ0 0) )的的闪耀光耀光栅，其，其闪耀波耀波长λλM M，，闪耀耀级次次m m和和闪耀方向均由耀方向均由该方程确定方程确定 n说明明n通常所称光通常所称光栅的的闪耀波耀波长，是指光垂直槽面入射，是指光垂直槽面入射时的一的一级闪耀波耀波长λλb b，，λλb b/2/2、、λλb b/3/3…称称为二二级、三、三级闪耀光耀光谱；；n由于由于单槽衍射主极大到极小有一定槽衍射主极大到极小有一定宽度，故度，故闪耀波耀波长附近一附近一定波定波长范范围内的内的谱线也得到不同程度的也得到不同程度的闪耀14衍射的应用3 3、光、光谱仪1)1)光光谱仪概述概述•光光谱仪是一种利用光学色散原理是一种利用光学色散原理设计制作的光学制作的光学仪器；器；•主要用于研究物主要用于研究物质的的辐射，光与物射，光与物质的相互作用，物的相互作用，物质结构，构， 物物质含量分析，探含量分析，探测星体和太阳的大小、星体和太阳的大小、质量、量、运运动速度和方向等。

速度和方向等•从从应用范用范围分分类•发射光射光谱分析用光分析用光谱仪：包括看：包括看谱仪，，摄谱仪和光和光电直直读光光谱仪•吸收光吸收光谱分析用光分析用光谱仪：包括各种分光光度：包括各种分光光度计•从光从光谱仪的出射狭的出射狭缝分分类•单色色仪：一个出射狭：一个出射狭缝；多色；多色仪：两个以上出射狭：两个以上出射狭缝；；摄谱仪：：没有出射狭没有出射狭缝•按其按其应用的光用的光谱范范围分分类•真空紫外光真空紫外光谱仪、近紫外光、近紫外光谱仪、可、可见光光谱仪、近、近红外光外光谱仪，，红外和外和远红外光外光谱仪•最近最近问世的微型光世的微型光纤光光谱仪属于光属于光电直直读式光式光谱仪15衍射的应用光谱仪的组成光谱仪的组成 •主要由三部分主要由三部分组成：成：•光源和照明系光源和照明系统、分、分光系光系统、接收系、接收系统n光源：在光源：在发射光射光谱学中是研究的学中是研究的对象，在吸收光象，在吸收光谱学中学中则是照明工具是照明工具n分光系分光系统：是光：是光谱仪的核心，由准直光管，分光的核心，由准直光管，分光单元和元和暗箱暗箱组成如上图，整个分光系，整个分光系统置于暗箱中，以消除置于暗箱中，以消除杂散光的干散光的干扰。

n分光分光单元有三元有三类：一：一类是棱是棱镜分光，分光，- -- -棱棱镜光光谱仪，，现已很少使用；另一已很少使用；另一类用衍射光用衍射光栅分光，分光，- -- -光光栅光光谱仪，目前广泛使用；第三，目前广泛使用；第三类是是频率率调制的傅里叶制的傅里叶变换光光谱仪，，这是新一代的光是新一代的光谱仪n接收系接收系统：：16衍射的应用光谱仪的接收系统光谱仪的接收系统•接收系接收系统：是用于：是用于测量光量光谱成分的波成分的波长和和强度，从而度，从而获得被研究物得被研究物质的相的相应参数•有三有三类接收系接收系统：：•基于光化学作用的乳胶底片基于光化学作用的乳胶底片摄像系像系统；；•基于光基于光电作用的作用的CCDCCD等光等光电接收系接收系统；；•基于人眼的目基于人眼的目视系系统，它也被称，它也被称为看看谱仪返回17衍射的应用2)2)光光栅光光谱仪的特性的特性•右右图所示，里特所示，里特罗自准自准直光直光谱仪，，•(a)(a)中的透中的透镜L L起着准直起着准直和会聚双重作用，光和会聚双重作用，光栅G G的槽面受准直平行光的槽面受准直平行光垂直照明；垂直照明；•图(b)(b)中采用了凹面反中采用了凹面反射射镜，， 可用于可用于红外光区外光区和紫外光区。

和紫外光区•光光栅光光谱仪的主要性能的主要性能指指标：：色散本色散本领、、分辨分辨本本领和和自由光自由光谱范范围返回18衍射的应用(1)(1)色散本领色散本领•是指光是指光谱仪将不同波将不同波长的同的同级主极大光分开的主极大光分开的程度，通常用角色散和程度，通常用角色散和线色散表示色散表示①①角色散角色散dθ/dλdθ/dλ•波波长相差相差1 1埃埃(0.1nm)(0.1nm)的两条的两条谱线分开的角距离称分开的角距离称为角色散•光光栅的角色散可由光的角色散可由光栅方程方程对波波长取微分求得取微分求得 线色散 此此值愈愈大大，，角角色色散散愈愈大大，，表表示示不不同同波波长的光被分得愈开的光被分得愈开 可可见，，光光栅的的角角色色散散与与光光谱级次次m m成成正正比比，，级次次愈愈高高，，角角色色散散就就愈愈大大；；与与光光栅刻刻痕痕密密度度1/1/d d成成正正比比，，刻刻痕痕密密度度愈愈大大( (光光栅常数常数d d愈小愈小) )，角色散愈大角色散愈大 19衍射的应用②②线色散线色散d dl l/dλ/dλ•指在聚焦物指在聚焦物镜的焦平面上，波的焦平面上，波长相差相差1 1埃埃(0.1nm)(0.1nm)的两条的两条谱线分开的距离称分开的距离称为线色散。

色散返回 长焦焦物物镜可可以以使使不不同同波波长的的光被分得更开光被分得更开 由由于于，，光光栅的的刻刻痕痕密密度度1/1/d d很很大大( (光光栅常常数数d d很很小小) )，，故故光光栅的色散本的色散本领很大 若若在在θθ不不大大的的位位置置记录光光栅光光谱，，coscosθθ几几乎乎不不随随θθ变化化，，则色散是均匀的色散是均匀的 对于于某某一一确确定定的的级次次m m, , d dθθ/d/dλλ= =m m/ /d d= =常常数数，，即即光光栅的的角角色色散散与与波波长无无关关，，衍衍射射角角与与波波长变化化成成线性性关关系系，，这种种光光谱称称为匀匀排排光光谱，，对于于光光谱仪的的波波长标定定来来说，，十十分分方方便便 20衍射的应用(2)(2)分辨本领分辨本领•由于衍射，每一条由于衍射，每一条谱线都具有一定都具有一定宽度当两谱线靠得靠得较近近时，尽管主极大分开了，它，尽管主极大分开了，它们还可能因彼此部分重可能因彼此部分重叠而分辨不出是两条叠而分辨不出是两条谱线•分辨本分辨本领：是表征光：是表征光谱仪分辨开两条波分辨开两条波长相差很小的相差很小的谱线能力的参量。

能力的参量•根据瑞利判据，当根据瑞利判据，当λ+Δλλ+Δλ的第的第m m级主极大主极大刚好落在好落在λλ的的第第m m级主极大旁的第一极小主极大旁的第一极小值处时，，这两条两条谱线恰好可恰好可以分辨开以分辨开•如果光如果光栅所能分辨的最小波所能分辨的最小波长差差为ΔλΔλ，，则分辨本分辨本领定定义为 返回21衍射的应用 通通常常m=1-3,m=1-3,但但刻刻痕痕数数N N很很大大，，故故A A值较大大，，分辨本分辨本领好故故22衍射的应用(3)(3)自由光谱范围自由光谱范围•或称色散范或称色散范围，是指它的光，是指它的光谱不重叠区不重叠区•根据光根据光栅方程，光方程，光谱不重叠区不重叠区Δλ应满足足￿返回 其其含含义是是，，波波长为λλ的的入入射射光光的的第第m m级衍衍射射，，只只要要它它的的谱线宽度度小小于于Δλ=λ/mΔλ=λ/m，，就就不不会会发生生与与λλ的的(m-1)(m-1)或或(m+1)(m+1)级衍射光重叠的衍射光重叠的现象 n 由于光由于光栅都是在低都是在低级次下使用，故其自由光次下使用，故其自由光谱范范围很大n 在在可可见光光范范围内内为几几百百nmnm，，所所以以它它可可在在宽阔的的光光谱区区内内使用。

使用n 法法布布里里- -珀珀罗标准准具具在在使使用用时的的干干涉涉级次次均均较高高( (一一般般为10105 5量量级) )，只能在很窄的光，只能在很窄的光谱区内使用区内使用 23衍射的应用3.4.2 3.4.2 波波导光光栅•波波导光光栅是通是通过波波导上的折射率周期分上的折射率周期分布构成的光布构成的光栅- -- -相位光相位光栅•按其按其结构的不同，可分构的不同，可分为两大两大类：：1.1.平面波平面波导光光栅•集成光学功能性元件，利用其衍射特性，可以集成光学功能性元件，利用其衍射特性，可以制作多种集成光学器件：光制作多种集成光学器件：光输入、耦合器；入、耦合器；滤波器波器 2.2.圆形波形波导( (光光纤) )光光栅•19871987年制作成功，一种年制作成功，一种发展迅速的光展迅速的光纤器件，器件，主要有光主要有光纤波分复用器、光波分复用器、光纤放大器、光放大器、光纤色色散散补偿器、光器、光纤传感器感器……24衍射的应用3.4.3 3.4.3 全息光全息光栅•全息光全息光栅是依据全息照相原理制作的一种新型光是依据全息照相原理制作的一种新型光栅n图3-513-51是一种分波面法干涉是一种分波面法干涉系系统。

n由由该系系统产生的两束相干平生的两束相干平行光，以行光，以2θ2θ夹角在全息底角在全息底片片H H上相交，形成明暗交替上相交，形成明暗交替的等的等间距、平行直干涉条距、平行直干涉条纹，，条条纹间距距为 n利用利用这种方法已制成种方法已制成1000010000条条/mm/mm的全息光的全息光栅n全息光全息光栅可制成平面全息光可制成平面全息光栅，亦可制成凹面全，亦可制成凹面全息光息光栅n全息光全息光栅可以是振幅光可以是振幅光栅，也可制成相位光，也可制成相位光栅n￿ ￿全息光全息光栅的透射系数呈正弦的透射系数呈正弦变化化-￿-正弦光正弦光栅25衍射的应用全息光全息光栅的衍射的衍射•当平行光正入射当平行光正入射时，正弦，正弦( (振幅振幅) )光光栅将将产生三束生三束衍射光•由于正弦振幅周由于正弦振幅周期性期性结构的特点，构的特点，导致了致了±1 ±1 级以以上的衍射光消失上的衍射光消失26衍射的应用3.4.4 3.4.4 波波带片片1.1.菲涅耳波菲涅耳波带片片2.2.波波带片片对称称轴上物点的成像上物点的成像规律律3.3.波波带片的焦距片的焦距4.4.波波带片的制作和片的制作和应用用27衍射的应用1.1.菲涅耳波菲涅耳波带片片n由于相邻波带的相位相反，它们对于观察点的由于相邻波带的相位相反，它们对于观察点的作用是相互抵消。

作用是相互抵消n如：对于一个露出如：对于一个露出20个波带的衍射孔，其作用个波带的衍射孔，其作用是彼此抵消，轴上点是彼此抵消，轴上点P为暗点现在让其中的为暗点现在让其中的1、、3、、5、、…、、19等等10个奇数波带通光，而使个奇数波带通光，而使2、、4、、…等等10个偶数波带不通光，则个偶数波带不通光，则P点的合振幅为点的合振幅为n而波前完全不被遮挡时而波前完全不被遮挡时P点的合振幅为点的合振幅为n这样，这样，P点光强约为波前完全不遮挡时的点光强约为波前完全不遮挡时的400倍倍28衍射的应用•奇数波奇数波带和偶数波和偶数波带被被挡住住( (涂黑涂黑) )的两种菲涅耳波的两种菲涅耳波带片•具有聚光作用，又称菲涅耳透具有聚光作用，又称菲涅耳透镜返回29衍射的应用2.2.波波带片片对称称轴上物点的成像上物点的成像规律律返回n 圆孔菲涅耳衍射公式孔菲涅耳衍射公式 与透与透镜的成像公式相似称的成像公式相似称为波波带片片对轴上物点的成像公式上物点的成像公式n 类比，波比，波带片的焦距片的焦距为30衍射的应用3.3.波波带片的焦距片的焦距•从聚光作用看，波从聚光作用看，波带片与普通透片与普通透镜相似。

但有差相似但有差别•普通透普通透镜是利用光的折射原理是利用光的折射原理实现聚光的，从物点聚光的，从物点发出的各光出的各光线到像点的光程相等；到像点的光程相等；•波波带片片则是利用光的衍射原理是利用光的衍射原理实现聚光的，从物点聚光的，从物点发出的光波出的光波经波波带片的各波片的各波带衍射，到达像点的相位差衍射，到达像点的相位差为2π2π的整数倍，的整数倍，产生相干叠加生相干叠加- -- -干涉相干涉相长 •这种差种差别的具体表的具体表现•普通透普通透镜中只有一个焦距；中只有一个焦距；•波波带片中片中则有多个焦距即用一束平行光照射有多个焦距即用一束平行光照射这种波种波带片片时，，除了上述除了上述P P0 0点点( (主焦点主焦点) )为亮点外，亮点外，还有一系列光有一系列光强较小的小的( (次焦次焦点点) )亮点相应各亮点各亮点( (焦点焦点) )的焦距的焦距为￿m m取奇数取奇数31衍射的应用3.3.波波带片的焦距片的焦距•菲涅耳波菲涅耳波带片与普通透片与普通透镜相比，相比，还有另外有另外一个差一个差别：：•波波带片的焦距与波片的焦距与波长密切相关，其数密切相关，其数值与波与波长成反比，成反比，这就使得波就使得波带片的色差比普通透片的色差比普通透镜大得多，色差大得多，色差较大是波大是波带片的主要缺点。

片的主要缺点•它的它的优点是，适点是，适应波段范波段范围广•比如用金属薄片制作的波比如用金属薄片制作的波带片，由于透明片，由于透明环带没没有任何材料，可以在从紫外到有任何材料，可以在从紫外到软X X射射线的波段内作的波段内作透透镜用用; ;•普通的玻璃透普通的玻璃透镜只能在可只能在可见光区内使用光区内使用•此外，此外，还可制作成声波和微波的波可制作成声波和微波的波带片片 返回32衍射的应用4.4.波波带片的制作和片的制作和应用用•波波带可以是可以是圆形的，也可以是条形或方形的形的，也可以是条形或方形的返回n方形波方形波带片的衍射片的衍射图是十字亮是十字亮线，很适合，很适合于准直于准直应用；用；n长条形波条形波带片的衍射片的衍射是在焦点是在焦点处会聚成一会聚成一条方向平行于波条方向平行于波带片片条条带的明亮直的明亮直线 n制作方法和制作方法和应用：照相微用：照相微缩法、法、编程程计算法、算法、软件件绘图法法注：入射光注：入射光为平行光平行光33衍射的应用3.4.5 3.4.5 微光学透微光学透镜•微光学是研究微米量微光学是研究微米量级尺寸光学元器件的微加工技尺寸光学元器件的微加工技术及光信息在及光信息在这类元器件元器件间传输、、变换、成像的基本理、成像的基本理论和和应用的学科。

用的学科￿1.1.衍射光学衍射光学- -- -微光学的微光学的领域之一域之一•根据光的衍射原理，利用根据光的衍射原理，利用计算机算机设计出所希望的波出所希望的波面，通面，通过各种微各种微细加工技加工技术制作可大制作可大规模复制的高模复制的高质量、量、 低价格、具有多功能的微小衍射光学器件低价格、具有多功能的微小衍射光学器件2.2.微光学透微光学透镜•光学和微光学和微电子学相子学相结合的一种浮雕型光合的一种浮雕型光栅器件；器件； - -- -二元光学元件二元光学元件 •利用由利用由计算机算机辅助助设计和微和微电子学工子学工艺技技术制造的制造的微型相位光微型相位光栅，通，通过光的衍射来控制光的光的衍射来控制光的传播方向，播方向，达到光束聚焦和分束等目的达到光束聚焦和分束等目的34衍射的应用。