??由大量等寬等間距的平行狹縫構成的光學器件稱為光柵(grating)。一般常用的光柵是在玻璃片上刻出大量平行刻痕制成，刻痕為不透光部分，兩刻痕之間的光滑部分可以透光，相當于一狹縫。精制的光柵，在1cm寬度內刻有幾千條乃至上萬條刻痕。

??這種利用透射光衍射的光柵稱為透射光柵，還有利用兩刻痕間的反射光衍射的光柵，如在鍍有金屬層的表面上刻出許多平行刻痕，兩刻痕間的光滑金屬面可以反射光，這種光柵稱為反射光柵。

??下面我們來一起看一下關于光柵的應用原理：

??折射原理

??利用光柵視覺軟體把不同的圖案轉化成光柵線數，利用光柵折射的原理，在不同的角度呈現出不同的圖案，不同規格的光柵會有不同的折射效果與折射角度，觀賞距離也會有所不同，所以在設計光柵效果圖檔的時候，必須先了解光柵才能設計出符合光柵特性的設計圖。

??視覺效果

??光柵效果可以分為以下幾種：立體[3D]、兩變[Flip]、變大變小[Zoom]、爆炸[Explosion]、連續動作[Animation]、扭轉[Twist]等，其實可以更簡化分類為：立體[3D]、變圖[Flip]，在變圖中就涵蓋所有變化的效果，這些效果可以透過許多市面上的動畫軟體、繪圖軟體、網頁多媒體軟體，產生所需要的分解圖檔，經由光柵視覺軟體將分解圖合成為光柵線數即可將平面的效果做成立體[3D]、變圖[Flip]的特殊效果。

??光柵原理

??光柵也稱衍射光柵。是利用多縫衍射原理使光發生色散(分解為光譜)的光學元件。它是一塊刻有大量平行等寬、等距狹縫(刻線)的平面玻璃或金屬片。光柵的狹縫數量很大，一般每毫米幾十至幾千條。單色平行光通過光柵每個縫的衍射和各縫間的干涉，形成暗條紋很寬、明條紋很細的圖樣，這些銳細而明亮的條紋稱作譜線。譜線的位置隨波長而異，當復色光通過光柵后，不同波長的譜線在不同的位置出現而形成光譜。光通過光柵形成光譜是單縫衍射和多縫干涉的共同結果。

??衍射光柵在屏幕上產生的光譜線的位置，可用式

??表示。式中a代表狹縫寬度，b代表狹縫間距，φ為衍射角，θ為光的入射方向與光柵平面法線之間的夾角，k為明條紋光譜級數(k=0，±1，±2……)，λ為波長，a+b稱作光柵常數。用此式可以計算光波波長。光柵產生的條紋的特點是：明條紋很亮很窄，相鄰明紋間的暗區很寬，衍射圖樣十分清晰。

??因而利用光柵衍射可以精確地測定波長。衍射光柵的分辨本領R=l/Dl=kN。其中N為狹縫數，狹縫數越多明條紋越亮、越細，光柵分辨本領就越高。增大縫數N提高分辨本領是光柵技術中的重要課題。

??最早的光柵是1821年由德國科學家J.夫瑯和費用細金屬絲密排地繞在兩平行細螺絲上制成的。因形如柵欄，故名為“光柵”。現代光柵是用精密的刻劃機在玻璃或金屬片上刻劃而成的。

??光柵是光柵攝譜儀的核心組成部分，其種類很多。按所用光是透射還是反射分為透射光柵、反射光柵。反射光柵使用較為廣泛;按其形狀又分為平面光柵和凹面光柵。此外還有全息光柵、正交光柵、相光柵、閃耀光柵、階梯光柵等。

??分光原理

??由光柵方程

??可知，對于相同的光譜級數m，以同樣的入射角α投射到光柵上的不同波長λ1、λ2、λ3……組成的混合光，每種波長產生的干涉極大都位于不同的角度位置;即不同波長的衍射光以不同的衍射角β出射。

??這就說明，對于給定的光柵，不同波長的同一級主級大或次級大(構成同一級光柵光譜中的不同波長譜線)都不重合，而是按波長的次序順序排列，形成一系列分立的譜線。這樣，混合在一起入射的各種不同波長的復合光，經光柵衍射后彼此被分開。這就是衍射光柵的分光原理。

審核編輯：湯梓紅