13.

Siatka dyfrakcyjna

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

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.

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 α_n spełniających warunek:

gdzie:

λ - 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

• 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;

Spektrometr optyczny

Spektrometr optyczny, przyrząd służący do otrzymywania i analizowania widm promieniowania świetlnego (od podczerwieni do ultrafioletu). Najczęściej stosuje się spektrometry optyczne, które tworzą widma w ten sposób, że światło o różnych długościach fali kierowane jest pod różnym kątem (załamanie światła, pryzmat), albo dzięki wykorzystaniu różnicy długości dróg optycznych ugiętych i interferujących ze sobą promieni (siatka dyfrakcyjna, płytka Lummera-Gehreckego).

Istnieją ponadto spektrometry optyczne fourierowskie oraz filtracyjne. Typowy spektrometr optyczny tworzą: kolimator, obiektyw, element dyspersyjny (tj. pryzmat, siatka dyfrakcyjna itp.), obiektyw kamery rejestrującej i element rejestracji widma, którym w spektrometrze jest fotometr (ekran dla spektroskopu, klisza fotograficzna dla spektrografu).

Głównymi parametrami charakteryzującymi spektrometr optyczny są: dyspersja liniowa lub kątowa (dyspersja spektrometryczna), zdolność rozdzielcza, zakres dyspersji. W niektórych rodzajach badań stosuje się modyfikacje spektrometru optycznego (spektrofotometr).

Dyspersja (spektrometryczna), w optyce - wielkość charakteryzująca zdolność przyrządu spektralnego (spektroskopu, spektrometru) do rozdzielania przestrzennego fal o różnej długości, definiuje się dyspersję liniową D jako stosunek obserwowanej odległości linii widmowych w widmie Δs do różnicy długości ich fal Δλ, D=Δs/Δλ, oraz dyspersję kątową Θ jako Θ = Δϕ/Δλ, gdzie Δϕ - kąt pomiędzy kierunkami fal, których długość różni się o Δλ.

Rozdzielcza zdolność spektrometru, wielkość charakteryzująca zdolność przyrządu spektralnego (spektrometru) do rozdzielania dwóch linii widmowych. Określa ją szerokość linii widmowej w połowie swojego maksimum.

---