Период дифракционной решетки формула, Дифракция света. Дифракционная решетка. | Объединение учителей Санкт-Петербурга
Дифракционная решетка - система препятствий параллельных штрихов , сравнимых по размерам с длиной волны. Степановой История физики Хронология физики Физики. Приморский и Курортный районы Здесь жили и работали физики.
Искусственный Интеллект. Nine Искусственный Интеллект. Подскажите, очень нужно!!!! Что такое период дифракционной решетки? Дашусик Профи , закрыт 13 лет назад. Лучший ответ. Черно-зеленый Просветленный 13 лет назад Дифракционная решётка — оптический прибор, работающий по принципу дифракции света, представляет собой совокупность большого числа регулярно расположенных штрихов щелей, выступов , нанесённых на некоторую поверхность.
Первое описание явления сделал Джеймс Грегори, который использовал в качестве решётки птичьи перья. Расстояние, через которое повторяются штрихи на решётке, называют периодом дифракционной решётки. Обозначают буквой d. Остальные ответы. Волновая дисперсия выходной щели спектроскопического прибора обычно определяется как обратная линейная дисперсия в нано- или миллиметре. Фокусное расстояние прибора обозначается как f , и тогда общая формула обратной линейной дисперсии принимает вид:. Габариты оптической системы зависят в том числе и от фокусного расстояния.
Наиболее компактными считаются голографические дифракционные решетки с высокой частотой штрихов. Рассеяние света также важная характеристика дифракционных решеток. Данная характеристика определяет предел обнаружения. Голографические решетки отличаются меньшим светорассеянием и полным отсутствием «ложных» спектров на картине, поскольку метод голографической записи дает более точные промежутки между интерференционными полосами штрихами.
Однако если используются источники рассеянного света, светорассеяние голографической решетки повысится. Область свободной дисперсии. Очень часто при использовании решеток нужно каким-либо образом ограничивать порядки дифракции: например, с помощью полосового фильтра, либо используя ограниченный диапазон длин волн источника света или приемника. Область свободной дисперсии дифракционных решеток, или свободная спектральная область — это максимальный интервал длин волн, который можно наблюдать при использовании данной дифракционной решетки и в конкретном порядке дифракции без переналожения соседних порядков спектра.
Очевидно, свободная спектральная область уменьшается пропорционально росту порядка дифракции. Разрешающая способность. Из теории известно, что дифракционные решетки имеют предел разрешения, обусловленный свойствами конкретного прибора и источника. Разрешающая способность дифракционной решетки есть безразмерное число R. Краткая формула имеет вид:. Как видно из формулы, существует предел произведения порядка дифракции и количества штрихов.
Теоретическое значение разрешающей способности решетки всегда несколько выше реального, поскольку существуют дефекты поверхности решетки и профиля пучка.
В первом порядке дифракции теоретическая разрешающая способность равна , спектральное разрешение составляет 0. Эффективность дифракционной решетки. Абсолютная эффективность определяется как величина падающего потока, который дифрагирует в заданном порядке дифракции.
Относительная эффективность связана с коэффициентом отражения зеркала, покрытого тем же составом, что и решетка. Следует отметить, что относительная эффективность всегда выше, чем абсолютная. В большинстве приложений используется только один порядок дифракции, где «идеальная» решетка обеспечивала бы стопроцентную абсолютную эффективность. Однако эффективность реальной решетки, как правило, является сложной функцией длины волны и поляризации падающего света, также зависит от частоты штрихов, профиля и материала решетки.
В случае излучения с поперечной магнитной поляризацией, когда вектор электрического поля перпендикулярен штрихам решетки, можно наблюдать быстрые скачки эффективности даже при небольшом изменении длины волны. Этот феномен был впервые обнаружен Р. Вудом в году, поэтому скачки эффективности дифракционной решетки обычно называют аномалиями Вуда. Синусоидальные решетки. Синусоидальный профиль штрихов характерен для голографического метода изготовления дифракционных решеток.
Кривая эффективности голографической решетки в отличие от решетки, изготовленной традиционным методом нарезки, более гладкая и однородная.
Эффективность рассчитывается для конкретной спектральной области, аналогично рассчитывается глубина штрихов. Большую глубину нарезки имеют решетки с высокой частотой штрихов. Когда расстояние между канавками менее, чем в 1. Отражательная дифракционная решетка. Отражательные дифракционные решетки предназначены для конкретной длины волны, рабочий диапазон варьируется от угла решетки. Перестраивание длины волны лазерного источника. Голографические решетки часто используются для перестраивания длины волны лазера.
Решетка выполняет роль селективного торцевого зеркала в резонаторе. При использовании дифракционной решетки для перестраивания длины волны лазерного излучения применяются две основные конфигурации — схема Литтроу и схема скользящего падения также известна как схема Литтмана. Конфигурация Литтроу. Решетка установлена так, чтобы свет желаемой длины волны дифрагировал в обратном направлении вдоль падающего излучения, а длина волны распознается вращением решетки.
Внутри резонатора обычно используется ахроматическая линза, которая расширяет лазерный пучок, чтобы заполнить как можно большую площадь решетки. В качестве выходного излучения принимается излучение нулевого порядка дифракции. Недостатком этой конфигурации является то, что направление пучка меняется вместе с поворотом решетки.
Конфигурация Литтмана. Дополнительная линза для расширения пучка не требуется, и поэтому можно использовать меньшую решетку. Однако больший угол падения подразумевает, что габаритная ширина решетки должна быть значительно больше, чем протяженность штрихов.
Эффективность схемы Литтмана может быть очень высокой, в особенности если используется входное излучение с поляризацией, перпендикулярной штрихам решетки поперечной магнитной поляризацией. В случае поперечной электрической поляризации эффективность заметно снижается. Компрессия импульса. Когда короткий лазерный импульс передается через оптическое волокно, импульс как бы растягивается или «чирпируется» из-за нелинейных эффектов явление так называемой фазовой автомодуляции.
Например, импульс падает на решетку с нормальной оптической дисперсией, то есть длинноволновая часть излучения проходит через оптическую систему быстрее, чем коротковолновая. Используя пару решеток, можно найти такое расположение, чтобы длинноволновая часть импульса проходила более длинный путь. В оптимальном случае на выходе образуется ограниченный импульс. Пара решеток не только компенсирует уширение импульса в волокне, но и сокращает его растяжение.
Сжатие может достигать 90 раз. Усиление чирпированного импульса. Эти импульсы имеют слишком низкую пиковую мощность. Техника усиления чирпированных импульсов позволяет достичь пиковых мощностей порядка ТВт. Усилитель представляет собой лазерный кристалл внутри резонатора.
Чтобы избежать влияния нелинейных эффектов, разрушающих кристаллы, входной импульс расширяется во времени, что приводит к снижению пиковой мощности.
Далее чирпированный импульс снова усиливается и затем сжимается для достижения высокой мощности. Нужно также отметить, что длительность выходного импульса в результате практически равна длительности входного. Расширение и сжатие. Как при растяжении, так и при сжатии используются пары решеток, расположенные в субтрактивном дисперсионном режиме: то есть так, что угловая дисперсия первой решетки вычитается второй решеткой.
Два параллельных пучка с разными длинами волн, падающие на первую решетку, остаются параллельными и после прохождения сквозь вторую решетку, несмотря на разницу пройденных расстояний.
Пара решеток, расположенная параллельно, будет вводить отрицательную дисперсию групповой скорости, то есть длинноволновые части излучения приходят позже, чем коротковолновые.
Для достижения положительной дисперсионной задержки необходима более сложная схема, в этом случае система афокальных линз телескоп размещается между решетками. Телескоп регулирует знак углов так, чтобы пучки падали на вторую решетку под тем же углом, что и на первую.
Расширитель и компрессор пучка обычно используются в двухпроходном режиме. Из преимуществ этого режима: удвоение дисперсии.
Все длинноволновые компоненты пучка становятся коллинеарными, а не линейными, как это происходило бы в режиме одного прохода. Инструменты для спектроскопии.
Стандартный набор для спектроскопических исследований в основном состоит из входной апертуры, коллиматора, рассеивающего элемента, фокусирующих оптических компонентов, в отдельных случаях набор дополняется выходной апертурой. Свет, попадающий на входную щель, в коллиматоре обычно вогнутое зеркало преобразуется в параллельный пучок. Рассеивающий элемент решетка отклоняет излучение под углом, зависящим от длины волны. Рассеянный свет фокусируется на плоскости изображения, где и формируется спектр серия монохроматических изображений входной щели.
В монохроматоре установлена выходная апертура, с помощью которой передается очень узкая часть спектра.
