Дифракционная решетка

В основе работы дифракционной решетки лежит явление дифракции на щели. Этот оптический прибор представляет собой пластинку, на которой создается система регулярно чередующихся прозрачных (щелей) и непрозрачных для света участков (до нескольких тысяч на мм) (рис.3). Расстояние между серединами соседних щелей называется постоянной или периодом решетки – d.

При нормальном падении плоской волны разность хода волн от двух соседних щелей дифракционной решётки ∆_р = d·sinφ (рис.4). Понятно, что для направлений, где дифракция на щели дает минимум (min), интенсивность будет равна нулю и для всей решетки. Рассмотрим те направления, в которых дифракция на щели даёт максимум (max). В этом случае при разности хода равной нечетному число полуволн, два пучка от соседних щелей придут в точку наложения в противофазе и погасят друг друга. Т.е. в этих направлениях тоже будут наблюдаться минимумы интенсивности. Если же на разности хода ∆_р уложится четное число полуволн, то пучки от соседних щелей будут взаимно усиливать друг друга, образуя в таких направлениях максимумы. Т.о. условие образования максимумов будет иметь вид:

. (1)

Это основная формула дифракционной решетки, определяющая направления на главные максимумы; k – порядок главных max, λ – длина волны, дифрагирующего излучения.

Амплитуда колебаний в каждом из главных max ~ числу щелей N. Тогда А = NА_щели, а интенсивность в максимумах I _max ~ N². Поэтому главные максимумы будут достаточно яркими для непосредственного наблюдателя.

Между двумя соседними главными max образуется N-1 min, а между ними N-2 дополнительных max. В целом дифракционная картина на решетке выглядит следующим образом (рис.5):