Sin dalla sua invenzione nel 1821 da Joseph von Fraunhofer, il reticolo di diffrazione è stato critico per le scoperte in fisica, biologia, chimica, astronomia---ogni campo in cui l'energia e la struttura degli atomi e molecole è importante. Reticoli di diffrazione diviso un fascio di luce in raggi separati per ogni colore. Ogni lunghezza d'onda è associato con un'energia specifica, quindi grigliati sono il cuore degli strumenti che analizzano in remoto l'energia all'interno di un oggetto. Per un dispositivo di tale potere, il reticolo di diffrazione è incredibilmente semplice: è solo una serie di linee molto sottili equidistanti. Riflessione da ogni riga separata interferisce con la riflessione da ogni altra linea per produrre un pattern di intensità che è una funzione della lunghezza d'onda. La matematica che governa il loro funzionamento è altrettanto semplice.
Istruzioni
Derivazione dell'equazione di grata
• Determinare la spaziatura della griglia.
Le specifiche o l'etichetta per la griglia o saranno la spaziatura di groove in millimetri, o la densità delle sentenze per millimetro. Se è in scanalature o sentenze per millimetro, la spaziatura di groove è l'inverso della densità della scanalatura.
Per esempio, se la densità della scanalatura, G, è dato come 150 / mm rispetto alla scanalatura spaziatura, L, è data da 1 / G = 1 / (150 / mm) = 0,00667 mm.
• Calcolare la distanza "extra" percorsa da una parte adiacente del fascio.
Un raggio del fascio colpisce contro una parte specifica di una scanalatura, mentre un altro raggio degli scioperi fascio contro la parte specifica equivalente della scanalatura successiva, una scanalatura di spaziatura e distanza. Per un determinato angolo di incidenza rispetto al normale per la griglia, la differenza di distanza tra questi raggi è L * sin(i).
• Calcolare la distanza supplementare percorsa dal fascio diffratto sul relativo senso indietro fuori dalla superficie.
Analogamente al calcolo trave in arrivo nel passaggio 2, la differenza di distanza tra i raggi riflessi impressionanti gole adiacenti è L * sin(d), dove d è l'angolo di diffrazione.
• Calcolare la differenza di percorso totale.
La differenza di percorso è una misura della differenza di lunghezza tra il percorso di viaggio della luce che colpisce una scanalatura sulla grata e la scanalatura successiva.
La differenza di percorso è la somma delle due distanze supplementare calcolato nei passaggi 2 e 3.
La differenza di percorso è L sin(d) sin(i) + L .
• Impostare la differenza di percorso per un numero intero di lunghezze d'onda.
Calcola la differenza tra i due raggi nel passaggio 4 è un numero intero di lunghezze d'onda, se l'intensità dei due fasci aggiungerà con a vicenda. Se non è, quindi verrà sottratta. Il raggio di una determinata lunghezza d'onda sarà visibile dove
m lunghezza d'onda = L sin(i) + L * sin(d),
dove m è un numero intero, chiamato "l'ordine" di diffrazione.
Questa è l'equazione di grata.
Un esempio di lavoro
• Se G è 1000 / mm e l'angolo di incidenza è 10°, per trovare la lunghezza d'onda cui diffrazione di primo ordine è di 20°.
• L = 1 / G = 0001 mm.
• m = 1, perché è il 1 ° ordine.
• Inserire i valori del passaggio 1, 2 e 3 nell'equazione grata determinato nella sezione 1.
1 lunghezza d'onda =. 001 sin(10°) +. 001 * sin(20°)
lunghezza d'onda =. 001 . 0,174 + 0001 0.342 =.000516 mm = 516 nm, che è luce gialla.
Così, la luce bianca brillante 10 ° su una grata di groove/mm 1000 sarà diffrangono 516 nm giallo luce a 20°.
Consigli & Avvertenze
- Strumenti visivi di grande aiuto nella comprensione di reticoli di diffrazione, quindi controllare i riferimenti per le immagini.
- A differenza di uno specchio, un reticolo di diffrazione riflette tutti gli angoli, ma solo perché può non significa che lo farà. Maggior parte della luce viene riflessa la griglia nello stesso modo come sarebbe fuori di uno specchio, con l'angolo di incidenza pari all'angolo di riflessione. L'operazione più efficiente è vicino all'angolo di riflessione. Grigliati sono spesso "arso" affinché ogni scanalatura è fatta a un angolo specifico.
- Grigliati sono funzionati spesso nella "configurazione Littrow," in cui si riflette la diffrazione di primo ordine quasi indietro nella stessa direzione come la luce in ingresso.