光栅与雷达

何伟岩 天津团泊新城天津大学仁爱学院物理教学部

光栅与雷达

何伟岩 天津团泊新城天津大学仁爱学院物理教学部

大学物理是工科学生必修的公共基础课，好多同学认为物理虚无缥缈，没有实际应用，其实不然。物理与生活息息相关，物理与科学技术密不可分。本文就从原理上介绍光栅的衍射与雷达的关系。

光栅；光栅的衍射；相控阵雷达；阵列天线；波束方向

1 光栅

光栅是一种具有周期性透光或反光结构的光学元件。根据光栅的透光或反光将光栅分为反射光栅和透射光栅（图1）两种。

图1

光栅的制作过程很简单，在玻璃板上均匀的刻上宽度相同的刻痕，刻痕地方不透光，刻痕与刻痕中间地方可以透光，这样就构成了一个透光与不透光部分均匀间隔的光学元件，即为透射光栅。光栅中透光部分的宽度记为a，不透光部分的宽度记为b，a+b=d称为光栅常数。光栅常数是光栅的重要参数。

光栅的基本原理是单缝衍射加上多光束干涉。光线照射到光栅上时，光栅有很多狭缝，每一个狭缝都要发生衍射（改变光的传播方向），经过各狭缝后的光线又要发生多光束的干涉，最终在屏上形成光栅谱线，所以，光栅是单缝衍射和多光束干涉的共同结果。

当平行光线垂直入射光栅时，每一狭缝都要发生衍射，改变传播方向，较原来入射的平行光线改变的角度θ称为衍射角，经过每一狭缝后衍射角均是θ的光线是平行光线，经过一凸透镜汇聚一点。……