Оптика - Годжаев Н.М.
Скачать (прямая ссылка):
дифракционные решетки с числолт штрихов до 1200 на 1 мм.
В Советском Союзе в настоящее время выпускаююя высококачественные
дифракционные решетки с большим числом штрихов - до 2400 штрихов на 1 мм.
В этом большая заслуга Ф. М. Герасимова и его сотрудников.
Решетки, в которых плоскость каждой щели совпадает с плоскостью решетки
и, следовательно, не возникает никакой разности фаз при прохождении
плоской волны через решетку, называются амплитудными (стеклянная
пластинка с нанесёнными па" ее поверхность параллельными штрихами). Само
название говорит о том, что в амплитудных решетках чередование плоских
прозрачных и непрозрачных участков вдоль решетки приводит к изменению
амплитуды вдоль направления, перпендикулярного штрихам решетки.
Ввиду-Того что при дифракции от решетки основная часть све-товой энергии
сосредоточиваётся~в~спектре нулевого порадка~п по
мере переходя к спектрам высших но-| " " j J "рядков эьершя резко
уСывае:, ди-
фракционные театральные приборы "являются' слйбосветосильнымн. Для
устранения этого недостатка ьозннк-ла необходимость в изменении рас-
пределения энергии в спектрах раз-Рис. 6.30 того норядкаТЭто"достигается
введе-
нием дополнительной разности хода в пределах каждого штриха решетки путем
нанесения бороздок определенной формы (профилированные штрихи). При
прохождении (рис. 6.30, а) или отражении (рис. 6.30, б) света возникает
разность фаз от одного края бороздки до другого. Такие решетки, принцип
действия которых основан на изменении фазы, называются1 фазовыми
решетками. Соответствующий подбор профиля борозды приводит к концентрации
энергии (до г/3 части всей энергии) в спектре требуемого порядка,
ослабляя остальные порядки (в том числе и яркий спектр нулевого порядка).
Это позволяет резко увеличить светосилу дифракционных спектрографов.
Фазовые решетки могут быть отражающими и пропускающими. Идеально
отражающие решетки вызъшатбгтгержтдическ'се изменение фазы и не приводят
к изменению амплитуды. Можно создать решетки, способные одновременно
менять как амплитуду. так~и фазу. Подоб-ТГШ рШпеткй называются
амплитудно-фазовыми. На практике решетки, изготовленные нанесением
штрихов на стекло или металл, являются фактически амплитудно-фазовыми.
Отражательные решетки были изготовлены еще в 80-х годах XIX в. Роулендом
путем нанесения штрихов на плоскую и вогнутую металлические поверхности.
Преимуществом вогнутой сферической дифракционной решетки является то, что
она одновременно выполняет роль фокусирующего зеркала и поэтому не
нуждается в наличии дополнительных объективов для получения изображения
щели. Это делает ее удобной для использования во всем оптическом
диапазоне. Отра-
150
жательная решетка с профилированными штрихами изображена на рис. 6.29, б.
Ошибки при нарезке (они не должны превышать 1/аК) приводят к появлению в
спектре ложных линий - "духов".
§ 10. ОДНОМЕРНАЯ СИНУСОИДАЛЬНАЯ ДИФРАКЦИОННАЯ РЕШЕТКА
Рассмотрим дифракцию света на одномерной (чередование неоднородностей
происходит вдоль направления х) дифракционной решетке, прозрачность
которой меняется по синусоидальному
закону (рис. 6.31) t = sin^x, где d - период решетки. Очевидно,
что в такой решетке прозрачность (амплитудный коэффициент "пропускания) т
вдоль решетки не будет меняться скачками от т = 0 до т = 1 (см. рис.
6.25), как это было в § 8, а, меняясь по синусоидальному закону,
периодически будет принимать положительные и отрицательные значения *.
Направим на синусоидальную решетку плоский фронт волны длиной К. Для
простоты будем полагать, что свет падает на решетку нормально. Очевидно,
что все прозрач- х ные элементы рассмотренной решетки ц одновременно
станут вторичными ис- в точниками, а если за решеткой поста- -/ вить
собирающую линзу, то лучи, дифрагированные под одинаковыми углами, Рис.
6.31
соберутся в одну точку на фокальной
плоскости линзы. Если рассмотреть лучи, дифрагированные под некоторым
углом ср, то в точку встречи каждое возмущение приходит со
систематическим по сравнению с предыдущим запаздыванием на величину d sin
ср/у, где v -- скорость распространения света в среде, где расположена
решетка. Следовательно, в некоторую точку на фокальной плоскости,
положение которой определяется величиной угла дифракции ср, приходит
возмущение, меняющееся по времени 2jt
согласно закону sin-^-/, где Т - период воздействия (промежуток
времени между моментами прибытия возмущений от соседних прозрачных
элементов). Если учесть, что за время Г значение х меняется на постоянную
решетку d, т. е. td = хТ, то закон изменения возмущения в точке
наблюдения (на фокальной плоскости) будет определяться по формуле
2л . 2л ,
sm -г-я = sin г. а Т
Для достаточно протяженной * * решетки возбуждение в точке
* Отрицательное значение коэффициента прозрачности (-1 < т < 4- 1),
следовательно, и амплитуды проходящего света означает, что фазы водны с
положительными (т > 0) и отрицательными (т < 0) амплипдами
противоположны.
