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文档简介

光栅的应用光谱分析

2光栅的应用----光谱分析

光栅方程

同一级干涉极大上，不同波长的光色散开，这种色散作用可用来进行光谱分析。

q0级+1级+2级-2级-1级例题平行光斜入射到光栅，光源的波长为λ=643.8nm，入射角θ=30°，光栅每1cm内有5000条刻痕。（1）试求对应k=0，k=+1，k=-1的明条纹的衍射角；（2）求可以观察到的明条纹的最高级次，并与正入射的情况相比较。P0b+b’PθφABC解（1）相邻二狭缝光线的光程差为光栅方程应为P0b+b’PθφABC衍射光与入射光在光栅平面法线同侧时，φ角为正，反之φ角为负。光栅常量b+b’=1/N=2×10-6m由光栅方程得与k=0对应的明条纹的衍射角为说明零级明条纹位于屏中心的下方。与k=+1及k=-1对应的明条纹衍射角依次为：（2）k的最大值kmax对应于sinφ=1，光线斜入射时：光线正入射时：可以观察到的明条纹最高级次为4级；可以观察到的明条纹最高级次为3级。在其它条件不变的情况下，光线斜入射可以观察到更高级次的明条纹。例题.

已知光栅5000条/cm，，缝宽。求：(1).光垂直入射光栅，最多有几级明纹？(2).光以入射角射至光栅，最多有几级明纹？解：(1)明纹条件：能看到最多级又缺级故2,4,6……缺级所以实际看到0,

1,

3看到最多取k=5取k=-1考虑缺级,实际看到-1,0,1,3,5(2).入射光以i入射由斜入射的光栅方程知：

k确定时，调节

i，则

相应改变。

例如，令k=0则

dsin

=dsin

相邻入射光的相位差

上式表明：改变相位差即可改变零级衍射光的方向(此结论就是“相控阵雷达”的基本原理)。p微波源移相器辐射单元d

n

靶目标

一维阵列的相控阵雷达

*相控阵雷达图示为一维阵列的相控阵雷达。

1.扫描方式·相位控制扫描

用电子学方法周期性地连续改变相邻辐射单元的位相差，则零级主极大的衍射角

也连续变化，从而实现扫描。

·频率控制扫描也可以固定相位差而连续改变

来改变

，实现扫描。2.回波接收靶目标反射的回波也可通过同样的天线阵列接收。改变相位差就能接收来自不同方位的波束。然后用计算机处理，提供靶目标的多种信息—大小，速度，方位

实际的相控阵雷达是由多个辐射单元组成的平面阵列，以扩展扫描范围和提高雷达束强度。3.相控阵雷达的优点(1)无机械惯性，可高速扫描，一次全程扫描仅需几

s。(2)由计算机控制可形成多种波束，同时搜索、跟踪多个目标。(3)不转动、天线孔径可做得很大，从而有效地提高辐射功率、作用距离、分辨率。

4.应用我国和世界上许多大国都拥有相控阵雷达，·军用(如“爱国号”导弹的雷达)设在美国鳕角(Capecod)的相控阵雷达照片(阵列宽31m，有1792个辐射单元，覆盖240o视野。能探测到5500公里范围内的10m2大小的物体。用于搜索洲际导弹和跟踪人造卫星。)

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