题目：光栅
作者：姓名：XX
学号：1028XXXX
班级：安全1001
单位：北京交通大学计算机与信息技术学院
摘要：
光栅是一种非常重要的光学元件。本论文主要讨论光栅的分类、原理、效果与鉴别。
关键词：
光栅、原理、种类、效果、鉴别
引言：
光栅是结合数码科技与传统印刷的技术，能在特制的胶片上显现不同的特殊效果。在平面上展示栩栩如生的立体世界，电影般的流畅动画片段，匪夷所思的幻变效果。
光栅是一张由条状透镜组成的薄片，当我们从镜头的一边看过去，将看到在薄片另一面上的一条很细的线条上的图像，而这条线的位置则由观察角度来决定。如果我们将这数幅在不同线条上的图像，对应于每个透镜的宽度，分别按顺序分行排列印刷在光栅薄片的背面上，当我们从不同角度通过透镜观察，将看到不同的图像。
正文：
光栅主要有狭缝光栅和柱镜光栅两类，狭缝光栅即 线型光
栅是最 早较为成熟的光栅， 其成像原理为针孔成像的原理。 因这种光栅比较容易制作，技术难度不大，所以在十几年前就有制作非常优美的大幅狭缝光栅立体灯箱广告出现。现今一些立体制作公司仍乐于用狭缝光栅立体灯箱参与展览，效果是不错，但狭缝光栅立体灯箱有以下缺陷：透光率仅 20-30% ，不环保，不节能，照明灯多耗能大，发热大，室外亮度不够，仅适用于室内。
柱镜光栅 种类繁多主要有板材和模材两大类，其成像原理为弧面透镜折射反射成像原理。 柱镜光栅潜力较大，室内外打不打灯都可使用，市场普及率正不断扩大。光栅膜材曾一度因具有价格竞争力而风靡过一阵，但由于现在柱镜光栅板价格的逐步下降，以及膜材需要粘贴及技术还有待提高的原因使其竞争力未显突出。
其原理如下：
光栅也称衍射光栅。是利用多缝衍射原理使光发生色散(分解为光谱)的光学元件。它是一块刻有大量平行等宽、等距狭缝(刻线)的平面玻璃或金属片。光栅的狭缝数量很大，一般每毫米几十至几千条。单色平行光通过光栅每个缝的衍射和各缝间的干涉，形成暗条纹很宽、明条纹很细的图样，这些锐细而明亮的条纹称作谱线。谱线的位置随波长而异，当复色光通过光栅后，不同波长的谱线在不同的位置出现而形成光谱。光通过光栅形成光谱是单缝衍射和多缝干涉的共同结果。
衍射光栅在屏幕上产生的光谱线的位置，可用式（a+b)(sinφ ± sinθ) = kλ表示。式中a代表狭缝宽度，b代表狭缝间距，φ为衍射角，θ为光的入射方向与光栅平面法线之间的夹角，k为明条纹光谱级数（k=0，±1，±2……），λ为波长，a+b称作光栅常数。用此式可以计算光波波长。光栅产生的条纹的特点是：明条纹很亮很窄，相邻明纹间的暗区很宽，衍射图样十分清晰。因而利用光栅衍射可以精确地测定波长。衍射光栅的分辨本领R=l/Dl=kN。其中N为狭缝数，狭缝数越多明条纹越亮、越细，光栅分辨本领就越高。增大缝数N提高分辨本领是光栅技术中的重要课题。
它有着制造三维立体效果：
根据研究，我们人类的眼睛在观察一个三维物体时，由于两眼水平分开在两个不同的位置上，所观察到的物体图像是不同的，它们之间存在着一个像差，由于这个像差的存在，通过人类的大脑，我们可以感到一个三维世界的深度立体变化，这就是所谓的立体视觉原理。 据立体视觉原理，如果我们能够让我们的左右眼分别看到两幅在不同位置拍摄的图像，我们应该可以从这两幅图像感受到一个立体的三维空间。从前面的分析中我们可以知道不同的观察角度将可以看到不同的图像。因如果我们将光栅垂直于两眼放置，由于两眼对光栅的观察角度不同，因而两眼会看到两个不同的图像，从而产生立体感。常为了获得更好的立体效果我不单单以两幅图像制作，而是用一
组序列的立体图像去构成，在这样的情况下，根据观察的位置不同，只要同时看到这个序列中的两副图像，即可感受到三维立体效果。
我们可以通过以下三种方式鉴别它的优虏：
膜材正面（光栅面）圆弧成型稳定，排列均匀，放大观察圆滑，手摸有明显凸起感,背面平整、无压痕；劣质品达不到上述标准，尤其背面手感有明显凹入压痕者，易造成粘接发虚不实、解像力差、图像眼晕眼花,为伪劣次次品。
合格膜材线条成型顺直，无走斜扭曲现象。可打印直线检测，也可提起膜光栅对着窗户以窗格为参照，透光直接目测优劣。
合格品复合板后在指定厚度上均有准确聚焦，不合格产品、劣质品聚焦不准，指定4mm、5mm聚焦但大多是6mm、8mm才能聚焦成像，波动不稳，范围过大，这是劣质产品生产者经常遮盖的一点，实属购者一大误区。可用销售者提供的线距打印检测条辨别。
参考文献：
《物理光学与应用光学》（刘劲松）
《物理光学导论》（雷肇棣）
《光学》（周玉芳）
以及百度、搜狗上的文章
第二篇：光栅衍射_物理实验
光栅衍射
一、实验目的
1．了解分光计的工作原理，掌握其调整方法。
2．学会使用分光计和光栅测定光谱的波长。
二、实验原理
光栅分为透射光栅和反射光栅，本实验使用透射光栅，如图2.9.1所示。
图2.9.1 透射光栅光路示意图
若将平行光垂直照射在光栅上，光栅衍射明纹的条件是衍射角φ必须满足下列关系
, 
式中
称为光栅常数， =
，
为每毫米上狭缝数目，λ为入射光波长，k为谱
线级数，φk为k级谱线对应的衍射角。若已知N，并测出衍射角φk，即可求得波长λ。
若入射光为几种不同波长的光，则由光栅方程可知，除中央明纹相互重叠外，其它每一
级谱线都因对应的衍射角不同而相互分开。本实验汞光灯发出六种不同波长的可见光，如图2.9.2，其中有紫、绿、黄1、黄2四条强线，另一紫是中强线，兰是弱线。
三、实验仪器
1、分光计
分光计主要由平行光管、阿贝式自准直望远镜、平台(即载物台)、刻度盘和游标盘四部分组成
图2.9.3 望远镜及平台
图2.9.4 平行光管
图2.9.5 阿贝式自准直望远镜
分光计的调整方法：
（1）粗调。用肉眼观察，调节平台、望远镜筒、平行光管都初步达到水平状态，为进一步的细调打下基础。
（2）用自准法调望远镜对平行光聚焦。将双反平面镜放在平台上并与望远镜光轴目测垂直，为了便于调节，放置平面镜时应使平面镜与平台下的3个调节螺钉中的两个平行，如图2.9.7所示，调节平面镜的俯仰只需调A螺钉。点亮目镜下的小灯，然后转动目镜，先看清分划板上的叉丝，再伸缩目镜筒使十字窗的像十分清晰，并用视差法检查(上下或左右移动眼睛，像与十字线无相对位移)，使十字窗与其反射像之间无视差。由自准直的原理可知，望远镜已经调焦至无限远了或称望远镜能接收平行光，以后目镜不要再调。
（3）调望远镜光轴与分光计中心轴相互垂直。
为了测准角度，必须使望远镜的光轴和平行光管的光轴都与刻度盘平行，而刻度盘在制造时已垂直于分光计中心轴。因此，当它们的光轴与分光计中心轴垂直时，就达到与刻度盘平行的要求。如果望远镜的光轴严格垂直于平面镜，那么十字窗的像就与分划板上部的叉丝完全重合。如果不重合，一般情况是望远镜和平面镜都有倾斜。可用“分部调节法”进行调整：（a）先调望远镜高低，首先观察从平面镜的I表面反射的十字窗的像与上部叉丝线的距离，然后将平台转动180°，观察从平面镜的Ⅱ表面反射的十字窗的像与上部叉丝的距离，然后调节望远镜俯仰调节螺钉，使从平面镜的Ⅰ、Ⅱ表面的反射像分别在上部叉丝上方和下方，且距离相等，即消除了由望远镜倾斜产生的偏离；（b）然后调平台的螺钉A，使反射像与上部十字线完全重合，即消除了由平面镜倾斜(即平台AA′方向不垂直于分光计中心轴)产生的偏离；（c）可以进行一次检查，转动平台180°，如果未达到实验要求，可重复上述步骤（a）和（b）即可完全达到要求。
（4）调整平行光管。取下平面镜并关闭望远镜上的照明灯。用已调好的望远镜来调节平行光管。调整方法如下：（a）从侧面和俯视两个方向用目视法把平行光管光轴大致调节到与望远镜光轴相一致；（b）打开狭缝，用光源将狭缝照明，从望远镜中观察，同时伸缩狭缝筒，直到看见清晰的狭缝像且与叉丝线无视差，这样平行光管发出的光即为平行光。然后调整缝宽约1毫米；（c）转动狭缝呈水平状，调节平行光管的俯仰，使狭缝的像与分划板上的叉丝的中心水平线重合，这样平行光管的光轴就与分光计中心轴垂直。在测量时将狭缝转动呈竖直状，并要使狭缝像仍保持清晰。
2、汞灯
汞光灯也叫水银灯，它是充入稀薄汞蒸汽而制成的放电管，能发出若干种不同波长的可见光。本实验要求测量其中最亮的紫、绿、黄1和黄2四种谱线的波长。
3、透射光栅（600 mm-1，△仪=±3mm-1），双反平面镜
四、实验内容
1、测汞光谱的谱线波长
（1） 按照前面叙述的方法把分光计调整到实验要求的状态。
（2）在平台上放置光栅。
（3）调整光栅使其狭缝与分光计中心轴平行。绕分光计的竖直中心轴转动望远镜，观察汞谱线分布情况，若发现分布倾斜如图2.9.8或相反，就是由于光栅狭缝与中心轴不平行造成的。调节平台下螺钉B或C使谱线分布高低一样。
（4）.测量衍射角。转动望远镜，从左边第一
条谱线黄2开始向右，依次测出K=-1级的、黄2、黄1、绿、紫四条谱线和K=+1级的紫、绿、黄1、黄2、四条谱线的角坐标。在叉丝接近谱线时，要微动望远镜使竖叉丝线与谱线中心重合，然后读数。对同一波长的谱线，K=-1时两 个游标盘A和B的读数分别记为φ-1A和φ-1B；K=+1两个游标盘A和B的读数分别记为φ+1A和φ+1B。数据记入表2.9.1
2、数据处理
（1）用下面的公式计算各游标测得的的衍射角φ1A或φ1B。
，
取平均值 
，
则待测的波长 
。计算各谱线的波长。
（2）．由光栅方程可导出波长的相对不确定度传播律
（这里的
应该以弧度为单位），
计算波长的不确定度，表示测量结果。
光栅狭缝密度N=
汞光谱的测量数据
