Siatka dyfrakcyjna - Polski Serwis Naukowy

Fala płaska padająca na siatkę dyfrakcyjną zostaje rozłożona na fale składowe, które widoczne są na ekranie w postaci widma

Fragment widma ciągłego uzyskiwanego po przepuszczeniu przez siatkę dyfrakcyjną światła białego

Układ optyczny monochromatora z siatką odbiciową do selekcji światła o wybranej częstotliwości

Siatka dyfrakcyjna – przyrząd do przeprowadzania analizy widmowej światła. Tworzy ją układ równych, równoległych i jednakowo rozmieszczonych szczelin.

Soczewka Fresnela (soczewka schodkowa, soczewka pierścieniowa) - skonstruowana w 1822 przez Augustina-Jeana Fresnela soczewka składająca się z koncentrycznych pierścieni będących pocienionymi fragmentami soczewki. Często zbudowana jest z dwóch warstw – rozpraszającego kolimatora i skupiającego kolektora.

Widmo optyczne (spektrum) – obraz uzyskany w wyniku rozłożenia światła niemonochromatycznego na składowe o różnych długościach fal (różnych barwach), np. za pomocą pryzmatu lub siatki dyfrakcyjnej.

Stała siatki dyfrakcyjnej to parametr charakteryzujący siatkę dyfrakcyjną. Wyraża on rozstaw szczelin siatki (odległość między środkami kolejnych szczelin).

Siatka transmisyjna jest to przezroczysta płytka. Na jedną ze stron płytki zostaje naniesiona seria równoległych nieprzezroczystych linii, o stałym i odpowiednio małym rozstawie – od kilkunastu linii na milimetr aż do tysiąca w przypadku dobrych siatek. Działanie siatki dyfrakcyjnej polega na wykorzystaniu zjawiska dyfrakcji i interferencji światła do uzyskania jego widma. W tym celu pomiędzy źródłem światła a ekranem umieszcza się siatkę dyfrakcyjną. Na ekranie uzyskuje się w ten sposób widmo światła.

Monochromator – przyrząd optyczny rozszczepiający światło w celu otrzymania jedynie niewielkiego fragmentu z jego widma. Monochromatory służyć mogą do określania współczynnika pochłaniania światła przez filtry oraz do badań, w których używane jest światło monochromatyczne - np. w fotoluminescencji.

Interferencja (łac. inter – między + ferre – nieść) to zjawisko nakładania się fal prowadzące do zwiększania lub zmniejszania amplitudy fali wypadkowej. Interferencja zachodzi dla wszystkich rodzajów fal, we wszystkich ośrodkach, w których mogą rozchodzić się dane fale. W ośrodkach nieliniowych oprócz interferencji zachodzą też inne zjawiska wywołane nakładaniem się fal, w ośrodkach liniowych fale ulegając interferencji spełniają zasadę superpozycji.

Typowa siatka dyfrakcyjna ma 12000 szczelin na cal. Stała takiej siatki wynosi 2116 nm (d = 2,54 cm/12000).

Układ dwóch szczelin w doświadczeniu Tomasa Younga był pierwowzorem siatki dyfrakcyjnej. Siatka jako układ wielu szczelin została wynaleziona w 1821 roku przez Fraunhofera. Była pierwszym instrumentem pozwalającym wyznaczyć długość fal świetlnych.

Prążki jasne powstają dla kątów $\alpha_n$ spełniających warunek:

Milimetr (symbol: mm) – podwielokrotność metra, podstawowej jednostki długości w układzie SI. Jeden milimetr równa się 10−3 m. W notacji naukowej można go zapisać jako 1 E-3 m oznaczający 0,001 × 1 m.

Współczynnik załamania ośrodka jest miarą zmiany prędkości rozchodzenia się fali w danym ośrodku w stosunku do prędkości w innym ośrodku (pewnym ośrodku odniesienia). Dokładniej jest on równy stosunkowi prędkości fazowej fali w ośrodku odniesienia do prędkości fazowej fali w danym ośrodku

$d \sin \left(\alpha_n\right) = n \lambda$

gdzie: $\lambda$ – długość fali, d – stała siatki, n – rząd widma.

Podział siatek dyfrakcyjnych

odbiciowe – odbijające światło (siatką taką jest np. powierzchnia płyty CD)

transmisyjne – przepuszczające światło (tworzone przez nacinanie rys lub ich wypalanie w metalu oraz metody holograficzne i fotograficzne):

amplitudowe – z liniami kolejno nieprzezroczystymi (ciemnymi) i szczelinami (przezroczystymi, przepuszczalnymi).

prostokątne – ich profil zmiany stopnia zaczernienia prostopadle do wiązki jest skokowy (prążki są wyraźne i powstaje wiele maksimów interferencyjnych);

sinusoidalne – ich profil zmiany stopnia zaczernienia prostopadle do wiązki jest łagodny (prążki są mniej wyraźne i powstają jedynie trzy maksima interferencyjne: n = 0 i n = ±1)

fazowe – w całym swoim obszarze przezroczyste dla światła, a odpowiednikami na przemian przezroczystych i nieprzezroczystych linii siatki amplitudowej są tu linie o okresowo zmieniającym się współczynniku załamania realizowany przez np. zmienną grubość ośrodka, zmienną gęstość ośrodka;

prostokątne

sinusoidalne

Zobacz też

widmo optyczne

soczewka Fresnela

zdolność rozdzielcza