Дифракционная решётка
Дифракционная решётка — оптический элемент, представляющий собой совокупность большого числа регулярно расположенных штрихов (канавок, щелей, выступов), нанесенных тем или иным способом на плоскую или вогнутую оптическую поверхность.
Дифракционная решётка (рис. 171) используется в спектральных приборах в качестве диспергирующей системы для пространственного разложения электромагнитного излучения в спектр. Фронт световой волны, падающий на дифракционную решётку, разбивается её штрихами на отдельные когерентные пучки, которые, претерпев дифракцию на штрихах, интерферируют, образуя результирующее пространственное распределение интенсивности света — спектр излучения.
Рассмотрим элементарную теорию дифракционной решётки. Если ширина прозрачных щелей равна 
, а ширина непрозрачных промежутков — 
, то величину 
называют периодом решётки.
Пусть на решётку (рис. 172) падает плоская монохроматическая волна длиной 
. Вторичные источники в щелях создают световые волны, распространяющиеся по всем направлениям. Найдём условие, при котором волны, распространяющиеся от щелей в направлении, определяемом некоторым углом 
, усиливают друг друга. Разность хода между волнами от краёв соседних щелей равна длине отрезка 
. Если на этом отрезке укладывается целое число длин волн, то волны от всех щелей, складываясь, будут усиливать друг друга. Из треугольника 
находим длину катета 
. Максимумы будут находиться под углом , определяемым условием:
где 
При выполнении условия (3.36) усиливаются волны, идущие не только от одного из краёв щелей, а от всех точек щелей, т. к. каждой точке в первой щели соответствует точка, находящаяся на расстоянии 
во второй щели, поэтому разность хода вторичных волн, испускаемых этими точками, равна 
, и они усиливаются.
Для наблюдения интерференционной картины диафрагировавших лучей за решёткой помещают линзу, а в её фокальной плоскости — экран. На экране появляется изображение щелей — система цветных полос, каждая из которых соответствует спектру 
порядка. В центре экрана — белая полоса, это спектр нулевого порядка 
, для которого максимумы всех длин волн не зависят от угла . Чем больше длина волны, тем дальше располагается максимум интенсивности от центрального пятна.
Между максимумами расположены минимумы интенсивности. Чем больше число щелей, тем более резко очерчены максимумы и тем более широкими минимумами они разделены (рис. 173). При использовании решёток в различных областях спектра и при небольших порядках спектра 
число штрихов на 1 мм составляет: в ультрафиолетовой области — 
штрих/мм, в видимой области — 
штрих/мм, в инфракрасной области — 
, штрих/мм. Для рентгеновского излучения 
дифракционными решётками служат монокристаллы, атомы и молекулы которых, расположенные в узлах кристаллической решётки, образуют трёхмерную структуру. Для радиоволн используют проволочные решётки, период которых соизмерим с длиной волны 
.
Эта лекция взята со страницы лекций по всем темам предмета физика:
Возможно эти страницы вам будут полезны:
| Опыт Юнга в физике |
| Дифракция света в физике |
| Дисперсия света в физике |
| Основной закон релятивистской динамики в физике |
