Rendi i spektrit të një grilë difraksioni është formula. Nxjerrja e formulës së grilave të difraksionit

RRETA DIFRAKSIONI, grup numër i madh elemente të vendosura rregullisht (striacione, vrima, groove, zgjatime) në të cilat ndodh difraksioni i dritës. Një grilë difraksioni është në gjendje të zbërthejë dritën e rënë në të në një spektër, kështu që përdoret në instrumentet spektrale si një element shpërndarës. Në mënyrë tipike, goditjet aplikohen në një sipërfaqe xhami ose metali, të sheshtë ose konkave. Goditjet me një profil që është konstant për një grilë të caktuar përsëriten pas të njëjtit interval d, i quajtur periudha e grilës së difraksionit. Ekzistojnë grila të difraksionit të transmetimit dhe reflektimit, të cilat, në varësi të asaj që ndryshon - amplituda ose faza e valës së dritës, ndahen në amplitudë dhe fazë. Rrjeta më e thjeshtë e difraksionit të amplitudës transmetuese është një seri çarjesh në një ekran të errët (Figura 1, a), një grilë difraksioni me amplitudë reflektuese është një sistem linjash të aplikuara në një sipërfaqe të sheshtë ose pasqyrë konkave(Figura 1, b). Rrjeta e difraksionit fazor mund të marrë formën e një pllake xhami të profilizuar (rrjeta e difraksionit të transmisionit, Figura 1, c) ose një pasqyre të profilizuar (rrjeta e difraksionit reflektues, Figura 1, d). Pajisjet moderne përdorin kryesisht grila të difraksionit të fazës reflektuese.

Kur një rreze drite e përshtatur monokromatike me një gjatësi vale λ bie në një kënd α mbi një grilë difraksioni me periodë d (Figura 2), e përbërë nga çarje me gjerësi b të ndara nga hapësira të errëta, ndodh interferenca e valëve dytësore që dalin nga çarje të ndryshme. Si rezultat, pas fokusimit, në ekran formohen maksimumet e intensitetit, pozicioni i të cilit përcaktohet nga ekuacioni d(sin α + sin β) = mλ, ku β është këndi midis normales në grilën e difraksionit dhe drejtimit. e përhapjes së rrezes së difraksionit (këndi i difraksionit); m = 0, ±1, ±2, ±3, ... - numri i gjatësive valore me të cilat një valë nga një element i caktuar grilë difraksioni mbetet pas një valë që buron nga një element grilë fqinj (ose e avancon atë). Trarët monokromatikë që lidhen me kuptime të ndryshme m quhen rendi i spektrit, dhe imazhet e çarjes hyrëse që krijojnë quhen vija spektrale M 1. Të gjitha urdhrat që korrespondojnë me m pozitive dhe negative janë simetrike në lidhje me zero. Sa më shumë të çara të ketë një grilë difraksioni, aq më të ngushta dhe më të mprehta janë linjat spektrale. Nëse drita e bardhë bie në një grilë difraksioni, atëherë për secilën gjatësi vale një grup i ndryshëm vijat spektrale M 2, domethënë rrezatimi do të zbërthehet në spektra sipas numrit vlerat e mundshme m. Intensiteti relativ linjat përcaktohet nga funksioni i shpërndarjes së energjisë nga çarjet individuale.

Karakteristikat kryesore të një grilë difraksioni janë dispersioni këndor dhe rezolucioni. Dispersioni këndor dβ/dλ = m/dcos β karakterizon shkallën e ndarjes këndore të rrezeve me gjatësi vale të ndryshme. Fuqia zgjidhëse R e një grilë difraksioni, e cila karakterizon intervalin minimal të gjatësisë valore δλ që mund të ndajë një rrjetë e caktuar difraksioni, përcaktohet nga shprehja R = λ/δλ = mN = Nd(sin α + sin β)/λ (N është numri i linjave të grilave). Në kënde të dhëna rezolucioni mund të rritet vetëm duke rritur gjerësinë e të gjithë rrjetës së difraksionit Nd. Rajoni i dispersionit të grilës së difraksionit, domethënë vlera e intervalit spektral Δλ në të cilin spektri i një rendi të caktuar nuk mbivendoset me spektrat e rendit fqinjë, plotëson relacionin Δλ = λ/m.

Rrjetat e difraksionit të përdorura për të punuar në zona të ndryshme spektri, ndryshojnë në madhësi, formë, profil të linjës dhe frekuencë (nga 6000 linja/mm në rajonin e rrezeve X deri në 0,25 linja/mm në infra të kuqe). Sipas metodës së prodhimit, grilat e difraksionit ndahen në të prera (origjinale), kopje (kopje të grilave origjinale të difraksionit) dhe holografike. Rrjetat origjinale të difraksionit të prera prodhohen duke përdorur një makinë të veçantë ndarëse me një prerës diamanti, profili i së cilës përcakton formën e linjës. Bërja e kopjeve konsiston në marrjen e gjurmëve të grilave të difraksionit në plastikë dhe më pas aplikimin e një shtrese metalike reflektuese në to. Kur prodhohet një grilë difraksioni holografik në një material fotosensitiv, regjistrohet ndërhyrja e dy rrezeve koherente lazer.

Rrjetat e difraksionit përdoren jo vetëm në spektrografë. Ato përdoren si pasqyra reflektuese selektive të lazerëve me frekuenca të rrezatimit të sintonizueshme, si dhe në pajisje që sigurojnë ngjeshje të pulseve të dritës.

Për të menaxhuar cilësimet rrezatimi lazer përdoren grilat fazore, të cilat janë zona të rregullta ngjeshjeje dhe rrallimi në lëngje ose transparente të ngurta, të formuara nga valët emocionuese tejzanor në to.

Lit.: Lindur M., Wolf E. Bazat e optikës. 2nd ed. M., 1973; Lebedeva V.V. Optika eksperimentale. botimi i 3-të. M., 1994; Akhmanov S. A., Nikitin S. Yu. Optika fizike. 2nd ed. M., 2004; Sivukhin D.V. Kursi i përgjithshëm fizikës. botimi i 3-të. M., 2006. T. 4: Optika.

Pajisja e rrjetës së difraksionit bazohet në vetinë e difraksionit. Një grilë difraksioni është një koleksion i shumë sasi e madheçarje të ngushta që ndahen nga hapësira të errëta.

Pamja e përgjithshme e rrjetës së difraksionit është paraqitur në figurën e mëposhtme.

Periudha e rrjetës dhe parimi i funksionimit të saj

Periudha e grirjes është shuma e gjerësisë së një çarjeje dhe një hendeku të errët. Shkronja d përdoret për përcaktim. Periudha e grilës së difraksionit shpesh luhatet rreth 10 μm. Le të shohim se si funksionon një grilë difraksioni dhe pse është e nevojshme.

Një valë e rrafshët monokromatike përplaset në një grilë difraksioni. Gjatësia e kësaj vale është e barabartë me λ. Burimet dytësore të vendosura në të çarat e grilave krijojnë valë drite që do të udhëtojnë në të gjitha drejtimet. Ne do të kërkojmë kushte në të cilat valët që vijnë nga çarje të ndryshme do të përforcojnë njëra-tjetrën.

Për ta bërë këtë, merrni parasysh përhapjen e valëve në çdo drejtim. Le të jenë këto valë që përhapen në një kënd φ.
Diferenca në rrugën ndërmjet valëve do të jetë e barabartë me segmentin AC. Nëse një numër i plotë i gjatësive valore mund të vendoset në këtë segment, atëherë valët nga të gjitha çarjet do të mbivendosen me njëra-tjetrën dhe do të përforcojnë njëra-tjetrën.

Gjatësia Ac mund të gjendet nga trekëndësh kënddrejtë ABC.

AC = AB*sin(φ) = d*sin(φ).

Mund të shkruajmë kushtin për këndin në të cilin do të vërehet maksimumi:

d*sin(φ) = ±k*λ.

Këtu k është çdo numër i plotë pozitiv ose 0. Një sasi që përcakton rendin e spektrit.

Pas grilës vendoset një lente grumbulluese. Me ndihmën e tij, rrezet që shkojnë paralelisht përqendrohen. Nëse këndi plotëson kushtin maksimal, atëherë në ekran përcakton pozicionin e maksimumit kryesor. Meqenëse pozicioni i maksimumit do të varet nga gjatësia e valës, grila do të zbërthejë dritën e bardhë në një spektër. Kjo është treguar në figurën e mëposhtme.

foto

foto

Midis maksimumit do të ketë intervale të ndriçimit minimal. Si numër më i madh lojëra elektronike, aq më qartë do të përvijohen maksimumet dhe aq më e madhe është gjerësia e minimumit.

Rrjeta e difraksionit përdoret për përcaktim i saktë gjatësia valore. Me një periudhë të njohur të grilave, është shumë e lehtë të përcaktohet gjatësia e valës, thjesht duhet të matni këndin e drejtimit φ në maksimum.

Difraksioni i dritës - dukuria e devijimit të dritës nga përhapja drejtvizore kur takohet me një pengesë, kur drita, duke u përkulur rreth pengesës, hyn në rajonin e hijes së saj gjeometrike.

Përvoja e Jung: Ka dy vrima të vogla në ekranin e errët në një distancë të shkurtër nga njëra-tjetra S 1 dhe S 2. Këto vrima ndriçohen nga një rreze e ngushtë drite, e cila nga ana tjetër kalon nëpër një vrimë të vogël S në një ekran tjetër. Nëse nuk do të kishte fenomen difraksioni, atëherë ne duhet të shohim vetëm një pikë të ndritshme nga vrima S në ekranin e dytë. Në fakt, në ekranin e tretë vërehet një model i qëndrueshëm i ndërhyrjes (shirita të lehta dhe të errëta të alternuara).

Dukuria e difraksionit mund të shpjegohet në bazë Parimi Huygens-Fresnel.

Sipas Huygens, të gjitha pikat e sipërfaqes së arritur në për momentin valë, janë qendrat e mesme valë sferike. Në këtë rast, në një mjedis homogjen, valët dytësore emetohen vetëm përpara.

Sipas Fresnel, sipërfaqja e valës në çdo kohë është rezultat i ndërhyrjes së valëve dytësore koherente.

Shpjegimi i përvojës së Jungut

Një valë sferike që lind nga një vrimë në përputhje me parimin Huygens-Fresnel S ngacmon në vrima S 1 dhe S 2 lëkundje koherente. Për shkak të difraksionit nga vrimat S 1 dhe S 2, dalin dy kone të lehta që pjesërisht mbivendosen dhe ndërhyjnë. Si rezultat i ndërhyrjes së valëve të dritës, në ekran shfaqen vija të alternuara të lehta dhe të errëta. Kur një nga vrimat mbyllet, skajet e ndërhyrjes zhduken.

Difraksioni gjendet në afërsi nga një pengesë vetëm nëse madhësia e pengesës është në përpjesëtim me gjatësinë e valës (për dritë e dukshmeλ ~ 100 nm).

Difraksioni i dritës nga një grilë difraksioni njëdimensionale.

Grilë difraksioni– një pajisje optike që është një koleksion i një numri të madh të çarjeve paralele, të barabarta me gjerësi të njëjtë. Numri i goditjeve mund të arrijë deri në 2000-3000 mijë për 1 mm. Rrjeta transparente të difraksionit bërë nga një ngurtë transparente, për shembull, xhami paralel-paralel ose pllaka kuarci. Goditjet aplikohen me një prestar diamanti. Aty ku ka kaluar prerësi, formohet një sipërfaqe opake që shpërndan dritën. Hapësirat midis goditjeve veprojnë si boshllëqe. Rrjetat e difraksionit reflektues Ato janë një sipërfaqe pasqyre (metalike) në të cilën aplikohen goditje paralele. Vala e dritës shpërndahet nga vijat në rreze të veçanta koherente, të cilat, pasi kanë pësuar difraksion nga vijat, ndërhyjnë. Modeli i ndërhyrjes që rezulton formohet në dritën e reflektuar.

Nëse gjerësia e të çarave transparente (ose shiritave reflektues) është e barabartë me A, dhe gjerësia e hapësirave të errëta (ose shiritave që shpërndajnë dritën) b, pastaj vlera thirrur periudhë ose grilë konstante difraksioni.

Le të shqyrtojmë difraksionin nga një grilë difraksioni transparente. Lëreni të bjerë në hekura gjatësia e valës monokromatike e rrafshët l. Për të vëzhguar difraksionin në distanca të afërta, një lente grumbulluese vendoset prapa grilës dhe një ekran pas saj vendoset në gjatësia fokale nga thjerrëza. Ndërhyrja ndodh në çdo pikë në rrafshin fokal të thjerrëzës. N valët që mbërrijnë në këtë pikë nga Nçarje të hekurave. Kjo është e ashtuquajtura ndërhyrje me shumë valë ose me shumë rreze. Le të zgjedhim një drejtim të caktuar të valëve dytësore në një kënd φ në raport me normalen ndaj grilës. Rrezet që vijnë nga pika ekstreme dy çarje ngjitur kanë një ndryshim të rrugës. I njëjti ndryshim i rrugës do të jetë për valët dytësore që vijnë nga çifte të tjera pikash të çarjeve ngjitur, të ndara nga një distancë d nga njëri-tjetri. Nëse ky ndryshim i rrugës është një shumëfish i një numri të plotë të gjatësive valore, atëherë interferenca do të shkaktojë lartësi të mëdha:

–formula bazë e grilave të difraksionit,

Ku k= 0, 1, 2… - renditja e maksimumeve kryesore. Në ekran vërehen vija të ngushta me një ngjyrë (në varësi të ngjyrës së valës së rënë). Vija në një kënd φ = 0 quhet vija spektrale e rendit të parë ( k= 0) në të dy anët e saj ka linja spektrale të vendosura në mënyrë simetrike të rendit të parë ( k = 1, k= -1), renditja e dytë ( k = 2, k= -2), etj. Intensiteti i këtyre linjave në N 2 herë intensiteti i prodhuar në drejtimin φ nga një çarje e vetme. Me rritjen k linjat spektrale bëhen më pak të ndritshme dhe pushojnë së vëzhguari fare. Numri maksimal i vëzhguar i rreshtave është i kufizuar për arsyet e mëposhtme. Së pari, me rritjen e këndit φ zvogëlohet intensiteti i dritës së emetuar nga një çarje individuale. Së dyti, edhe lojëra elektronike shumë të ngushta me një gjerësi afër λ , nuk mund ta devijojë dritën në një kënd më të madh se. Kjo është arsyeja pse,. Rritja e numrit të çarjeve nuk e ndryshon pozicionin e maksimumeve kryesore, por i bën ato më intensive. Me incidencë të pjerrët të dritës në një kënd , kushti për maksimat kryesore ka formën: .

Midis maksimumeve kryesore shfaqen minimume shtesë, numri i të cilave është i barabartë N- 1, ku N – numri i përgjithshëmçarje të hekurave. (Në figurën në të majtë për N= 8 dhe N= 16 nuk janë tërhequr të gjitha minimumet shtesë). Ato shfaqen për shkak të kompensimit të ndërsjellë të valëve nga të gjithë Nçarje. për të N valët anulojnë njëra-tjetrën, diferenca e fazës duhet të ndryshojë me. Dhe ndryshimi i rrugës optike, në përputhje me rrethanat, duhet të jetë i barabartë. Drejtimet e minimumeve shtesë përcaktohen nga kushti ku k pranon vlera të plota të ndryshme nga 0, N, 2N, 3N,..., pra ato në të cilat shndërrohet kjo gjendje formula bazë grilë difraksioni.

Midis minimumeve shtesë ka N – 2 lartësi shtesë, intensiteti i të cilit është shumë i dobët.

Nën ndriçimin normal të grilës me dritë të bardhë, në ekran vërehet një maksimum qendror i bardhë i rendit zero, dhe në të dy anët e tij - spektrat e difraksionit 1, 2, etj. urdhërat e madhësisë. Spektrat kanë pamjen e shiritave të ylberit, në të cilat ka një kalim të vazhdueshëm nga vjollcë në skajin e brendshëm të spektrit në të kuqe në skajin e jashtëm.

Nga spektrat e rendit të 2-të dhe të tretë fillon mbivendosja e pjesshme e tyre (pasi kushti është plotësuar).

Karakteristikat spektroskopike të grilës janë: rezolucioni dhe dispersioni këndor.

Rezolucioni i grilës së difraksionit– sasia pa dimension, ku  është diferenca minimale ndërmjet valëve të dy vijave spektrale në të cilat këto vija perceptohen veçmas, λ është vlera mesatare e gjatësive valore të këtyre vijave. Mund të vërtetohet se ku L– gjerësia e grilës së difraksionit.

Dispersion këndor karakterizon shkallën e ndarjes hapësinore (këndore) të rrezeve të dritës me gjatësi vale të ndryshme: , ku φ – distancë këndore ndërmjet vijave spektrale që ndryshojnë në gjatësi vale me . Është e lehtë ta vërtetosh këtë.

Kështu, grila është një pajisje spektrale që mund të përdoret në instrumente të ndryshme optike, për shembull, në spektrofotometrat e difraksionit, si monokromatorë, d.m.th. pajisje që lejojnë ndriçimin e një objekti me dritë në një gamë të ngushtë gjatësi vale.

Një grilë difraksioni mund të përdoret për të përcaktuar gjatësinë e valës së dritës (duke përdorur formulën bazë të grilës së difraksionit). Nga ana tjetër, formula bazë e grilës së difraksionit mund të përdoret për të zgjidhur problemin e anasjelltë - gjetja e konstantës së grilës së difraksionit përgjatë gjatësisë së valës. Kjo metodë formoi bazën e analizës së difraksionit me rreze X - matjen e parametrave të rrjetës kristalore me anë të difraksionit rrezet x. Aktualisht, përdoret gjerësisht analiza e difraksionit me rreze X të molekulave dhe sistemeve biologjike. Ishte me këtë metodë që J. Watson dhe F. Crick krijuan strukturën e molekulës së ADN-së (spiralja e dyfishtë) dhe u nderuan me çmimin Nobel në 1962.

PËRKUFIZIM

Grilë difraksioni- kjo është pajisja spektrale më e thjeshtë, e përbërë nga një sistem çarjesh (zona transparente ndaj dritës) dhe boshllëqe të errëta që janë të krahasueshme me gjatësinë e valës.

Rrjeta e difraksionit njëdimensionale, përbëhet nga çarje paralele me gjerësi të njëjtë, të cilat shtrihen në të njëjtin rrafsh, të ndara nga hapësira me gjerësi të barabartë, të errëta ndaj dritës. Rrjetat e difraksionit reflektues konsiderohen më të mirat. Ato përbëhen nga një grup zonash që reflektojnë dritën dhe zona që shpërndajnë dritën. Këto grila janë pllaka metalike të lëmuara mbi të cilat aplikohen goditjet e shpërndarjes së dritës me një prerës.

Modeli i difraksionit në një grilë është rezultat i ndërhyrjes së ndërsjellë të valëve që vijnë nga të gjitha çarjet. Duke përdorur një grilë difraksioni, realizohet interferenca me shumë rreze të rrezeve koherente të dritës që kanë pësuar difraksion dhe që vijnë nga të gjitha çarjet.

Një karakteristikë e një grilë difraksioni është periudha e saj. Periudha e grilës së difraksionit (d) (konstantja e saj) është një vlerë e barabartë me:

ku a është gjerësia e slotit; b është gjerësia e zonës së errët.

Difraksioni nga një grilë difraksioni njëdimensionale

Le të supozojmë se drita bie pingul me rrafshin e grilës së difraksionit. valë e lehtë me gjatësi. Meqenëse vrimat në grilë janë të vendosura në distanca të barabarta nga njëra-tjetra, atëherë ndryshimet në rrugën e rrezeve () që vijnë nga dy çarje ngjitur për drejtimin do të jenë të njëjta për të gjithë rrjetën e difraksionit në shqyrtim:

Minimumet kryesore të intensitetit vërehen në drejtimet e përcaktuara nga kushti:

Përveç minimumit kryesor, si rezultat i ndërhyrjes së ndërsjellë të rrezeve të dritës që vijnë nga dy të çara, rrezet anulojnë njëra-tjetrën në disa drejtime. Si rezultat, lindin minimume shtesë të intensitetit. Ato shfaqen në ato drejtime ku është ndryshimi në rrugën e rrezeve numër tek gjysmëvalë Kushti për minimume shtesë është formula:

ku N është numri i çarjeve të grilës së difraksionit; — vlera të plota të ndryshme nga 0. Nëse grila ka N çarje, atëherë midis dy maksimumeve kryesore ka një minimum shtesë që ndan maksimumin dytësor.

Kushti për maksimumet kryesore për një grilë difraksioni është:

Vlera e sinusit nuk mund të jetë më e madhe se një, atëherë numri i maksimumeve kryesore është:

Shembuj të zgjidhjes së problemeve me temën "Rrjeta e difraksionit"

SHEMBULL 1

SHEMBULL 2

Nuk është sekret se, së bashku me lëndën e prekshme, ne jemi të rrethuar edhe nga fusha valore me proceset dhe ligjet e tyre. Këto mund të jenë dridhje elektromagnetike, të zërit dhe të dritës, të cilat janë të lidhura pazgjidhshmërisht botë e dukshme, ndërveproni me të dhe ndikoni në të. Procese dhe ndikime të tilla janë studiuar prej kohësh nga shkencëtarë të ndryshëm, të cilët kanë nxjerrë ligje bazë që janë të rëndësishme edhe sot. Një nga format e përdorura gjerësisht të ndërveprimit midis materies dhe valëve është difraksioni, studimi i të cilit çoi në shfaqjen e një pajisjeje të tillë si një grilë difraksioni, e cila përdoret gjerësisht në instrumente për kërkime të mëtejshme. rrezatimi valor, dhe në jetën e përditshme.

Koncepti i difraksionit

Difraksioni është procesi i dritës, zërit dhe valëve të tjera që përkulen rreth çdo pengese që haset përgjatë rrugës së tyre. Në përgjithësi, ky term mund të quhet çdo devijim i përhapjes së valës nga ligjet optika gjeometrike, që ndodhin pranë pengesave. Për shkak të fenomenit të difraksionit, valët bien në rajonin e një hije gjeometrike, shkojnë rreth pengesave, depërtojnë nëpër vrima të vogla në ekrane, etj. Për shembull, ju mund të dëgjoni qartë një tingull kur jeni në cep të një shtëpie, si rezultat i valës së zërit që kalon rreth saj. Difraksioni i rrezeve të dritës manifestohet në faktin se zona e hijes nuk korrespondon me hapjen e kalimit ose pengesën ekzistuese. Parimi i funksionimit të një grilë difraksioni bazohet në këtë fenomen. Prandaj, studimi i këtyre koncepteve është i pandashëm nga njëri-tjetri.

Koncepti i një grilë difraksioni

Një grilë difraksioni është një produkt optik që përfaqëson strukturë periodike, i përbërë nga një numër i madh të çarash shumë të ngushta të ndara nga hapësira të errëta.

Një version tjetër i kësaj pajisjeje është një grup goditjesh mikroskopike paralele që kanë të njëjtën formë, të depozituara në një sipërfaqe optike konkave ose të sheshtë me të njëjtën në një hap të caktuar. Kur valët e dritës bien në grilë, ndodh një proces i rishpërndarjes së frontit të valës në hapësirë, i cili është për shkak të fenomenit të difraksionit. Kjo do të thotë, drita e bardhë zbërthehet në valë individuale që kanë gjatësi të ndryshme, gjë që varet nga karakteristikat spektrale grilë difraksioni. Më shpesh, për të punuar me diapazonin e dukshëm të spektrit (me një gjatësi vale 390-780 nm), përdoren pajisje me nga 300 deri në 1600 linja për milimetër. Në praktikë, grila duket si një sipërfaqe e sheshtë qelqi ose metali me brazda (goditje) të vrazhda të aplikuara në intervale të caktuara që nuk transmetojnë dritë. Me ndihmën e grilave të qelqit, vëzhgimet kryhen si në dritën e transmetuar ashtu edhe në atë të reflektuar, me grila metalike - vetëm në dritën e reflektuar.

Llojet e grilave

Siç është përmendur tashmë, sipas materialit të përdorur në prodhim dhe veçorive të përdorimit, grilat e difraksionit ndahen në reflektuese dhe transparente. E para përfshijnë pajisje që janë prej metali sipërfaqe pasqyre me goditje të aplikuara, të cilat përdoren për vëzhgime në dritën e reflektuar. Në grilat transparente, goditjet aplikohen në një sipërfaqe të veçantë optike që transmeton rreze (të sheshta ose konkave), ose të çarat e ngushta priten në një material të errët. Studimet kur përdoren pajisje të tilla kryhen në dritën e transmetuar. Një shembull i një grilë të trashë difraksioni në natyrë janë qerpikët. Duke parë nëpër qepallat e zbehta, në një moment mund të shihni linjat spektrale.

Parimi i funksionimit

Funksionimi i një grilë difraksioni bazohet në fenomenin e difraksionit të një vale drite, e cila, duke kaluar nëpër një sistem zonash transparente dhe të errëta, ndahet në rreze të veçanta. dritë koherente. Ata i nënshtrohen difraksionit nga vijat. Dhe në të njëjtën kohë ata ndërhyjnë me njëri-tjetrin. Çdo gjatësi vale ka këndin e vet të difraksionit, kështu që ndodh dekompozimi dritë e bardhë në spektër.

Rezolucioni i grilës së difraksionit

Duke qenë një pajisje optike e përdorur në instrumentet spektrale, ajo ka një sërë karakteristikash që përcaktojnë përdorimin e saj. Një nga këto veti është rezolucioni, i cili konsiston në mundësinë e vëzhgimit veçmas të dy vijave spektrale me gjatësi vale të afërta. Rritja e kësaj karakteristike arrihet duke rritur numri total vijat e pranishme në rrjetën e difraksionit.

NË pajisje e mirë numri i goditjeve për milimetër arrin 500, domethënë me gjatësia totale Për një grilë prej 100 milimetrash, numri i përgjithshëm i linjave do të jetë 50,000 kjo shifër do të ndihmojë në arritjen e maksimumeve më të ngushta të ndërhyrjes, gjë që do të bëjë të mundur nxjerrjen në pah të linjave të ngushta spektrale.

Aplikimi i grilave të difraksionit

Duke përdorur këtë pajisje optike, është e mundur të përcaktohet me saktësi gjatësia e valës, kështu që përdoret si një element shpërndarës në pajisjet spektrale për qëllime të ndryshme. Një grilë difraksioni përdoret për të izoluar dritë monokromatike(në monokromatorë, spektrofotometra dhe të tjerë), si sensor optik i zhvendosjeve lineare ose këndore (i ashtuquajturi grilë matëse), në polarizues dhe filtra optikë, si ndarës i rrezeve në një interferometër, si dhe në xhamat kundër shkëlqimit.

Në jetën e përditshme, shpesh mund të hasni shembuj të grilave të difraksionit. Pajisja më e thjeshtë reflektuese mund të konsiderohet prerja e disqeve kompakte, pasi një pistë aplikohet në sipërfaqen e tyre në një spirale me një hap prej 1.6 mikron midis kthesave. Një e treta e gjerësisë (0,5 mikron) të një traseje të tillë bie në zgavrën (ku përmbahet informacioni i regjistruar), i cili shpërndan dritën rënëse dhe rreth dy të tretat (1,1 mikron) është e zënë nga një substrat i paprekur i aftë për të reflektuar rrezet. Prandaj, një CD është një grilë difraksioni reflektuese me një periudhë prej 1.6 μm. Një shembull tjetër i një pajisjeje të tillë janë hologramet lloje të ndryshme dhe drejtimet e aplikimit.

Prodhimtaria

Për të marrë një grilë difraksioni me cilësi të lartë, është e nevojshme të ruhet saktësi shumë e lartë e prodhimit. Një gabim në aplikimin qoftë edhe të një goditjeje ose boshllëku çon në refuzimin e menjëhershëm të produktit. Për procesin e prodhimit, përdoret një makinë e veçantë ndarëse me prerëse diamanti, e bashkangjitur në një themel të veçantë masiv. Përpara fillimit të procesit të prerjes së grilave, kjo pajisje duhet të funksionojë për 5 deri në 20 orë në gjendje boshe në mënyrë që të stabilizojë të gjithë komponentët. Prodhimi i një grilë difraksioni zgjat pothuajse 7 ditë. Pavarësisht se çdo goditje merr vetëm 3 sekonda për t'u aplikuar. Kur prodhohen në këtë mënyrë, grilat kanë goditje paralele të barabarta nga njëra-tjetra, forma e prerjes tërthore e të cilave varet nga profili i prerësit të diamantit.

Grilat moderne të difraksionit për instrumentet spektrale

Aktualisht i përhapur teknologji e re prodhimin e tyre duke krijuar një model interference të marrë nga rrezatimi lazer në materiale të veçanta të ndjeshme ndaj dritës të quajtur fotorezistë. Si rezultat, prodhohen produkte me një efekt holografik. Ju mund të aplikoni goditje në këtë mënyrë në një sipërfaqe të sheshtë, duke marrë një grilë të sheshtë difraksioni ose një sferike konkave, e cila do të japë një pajisje konkave që ka një efekt fokusimi. Në dizajnimin e modernes pajisjet spektrale zbatohen të dyja.

Kështu, fenomeni i difraksionit është i zakonshëm në jetën e përditshme kudo. Kjo përcakton përdorimin e gjerë të bazës së tillë këtë proces pajisje si grilat e difraksionit. Mund të bëhet ose pjesë e pajisjeve të kërkimit shkencor ose të gjendet në jetën e përditshme, për shembull, si bazë për produktet holografike.