Дифракционные решетки

Рис. 11.5. Амплитудная дифракционная решетка. d – период решетки, b – непрозрачная часть решетки, a – ширина щели.

Дифракционная решетка – прибор, используемый для разложения света в спектр и измерения длин волн света.

Амплитудная решетка представляет собой поверхность с прямыми равноотстоящими друг от друга штрихами.

Первые дифракционные решетки Фраунгофер получал наматывая проволоку на два параллельно расположенных винта. Более совершенную решетку он создал путем нанесения штрихов алмазом на стеклянную пластинку.

Решетки создают на специальных делительных машинах путем нанесения профилированных штрихов специальным алмазным резцом. Таким способом изготавливают решетки для ультрафиолетовой, видимой и инфракрасной областей спектра с размерами 40 х 40 см, содержащие до 3600 штрихов на мм.

Реплики – дешевые копии дорогих гравированных решеток изготавливают путем нанесения и последующего удаления пластмассовой пленки на гравированную решетку. Причем, качество реплик практически не уступает качеству оригинала.

После создания лазеров была разработана технология изготовления голографических решеток методом фотолитографии. Такие решетки могут иметь до 6000 штрихов на мм. Их получают путем фоторегистрации интерференционной картины, создаваемой двумя широкими плоскими лазерными пучками, сходящимися под заданным углом на пластину, покрытую фоторезистом.

Фазовые решетки. Важным практическим усовершенствованием решеток стало изготовление отражательных решеток с профилированной формой штрихов. Подбирая профиль борозды удалось сконцентрировать отраженную решеткой световую энергию в спектр одного порядка. Обычная решетка отражает свет в несколько порядков.

Эшеллет (фр. Лестница) – плоская отражательная дифракционная решетка с треугольной формой штрихов.

Рис. 11.6. Основные типы дифракционных решеток. а – штриховая, б – фазовая, в – штриховая отражательная, г – эшелетт.

При большом числе щелей монохроматический свет, падающий на решетку, собирается в узкие полоски – спектральные линии.

Распределение интенсивности при дифракции на N щелях описывается формулой:

.

На это распределение накладывается распределение, обусловленное дифракцией на каждой из щелей:

(11.4)

Наглядно характер этих распределений виден на рис. 11.5.

Рис.11.5. Результат интерференции света от N равноотстоящих щелей малой ширины (а); (б)распределение интенсивности на удаленном экране при дифракции на щели конечной ширины b; произведение графиков а и б - распределение на экране при дифракции на решетке (в).

Рис. 11.6. Разложение белого света дифракционной решеткой в спектры разных порядков.

Белый свет разлагается в спектр так, что внутренний край спектра окрашен в синий свет, а наружный – красный. В соответствии с формулой (11.2) свет с большей длиной волны дает дифракционный максимум при большем угле дифракции.

Нулевой максимум – белый. Спектры более высоких порядков располагаются симметрично относительно нулевого. Для широких спектров, например солнечного света спектры высоких порядков накладываются друг на друга.

Угловая дисперсия решетки D = dq/dl. sinq = ml/d. Отсюда dq = mdl/d.

Дата добавления: 2014-01-13