Отражательная дифракционная решетка

Отражательной дифракционной решеткой называется совокупность большого числа одинаковых, отстоящих друг от друга на одно и то же расстояние зеркальных полос. Расстояние между серединами соседних полос называется постоянной или периодом решетки. Теория отражательной решетки практически совпадает с теорией прозрачной дифракционной решетки. Если на решетку падает плоская световая волна, то каждый элемент зеркальной поверхности решетки согласно принципу Гюйгенса является источником вторичных волн. Собирающая линза, помещенная на пути вторичных волн, «сортирует» (т. е. фокусирует в различных точках) световые лучи, отразившиеся от дифракционной решетки в различных направлениях. Распределение освещенности на экране, расположенном в фокальной плоскости линзы, показывающее распределение энергии в отраженной световой волне, называется дифракционным спектром. Очевидно, что это распределение будет неравномерным. На рис. 5.6 показан ход лучей, отраженных от двух зеркальных полос под углом (р.

Рис. 5.6.

Для того чтобы лучи 1 и 2 взаимно усиливали друг друга, необходимо, чтобы разность фаз между колебаниями, приходящими от соответствующих (т. е. отстоящих на одинаковом расстоянии от краев) элементов зеркальных полос, была кратной 2я. Разность хода лучей 1 и 2, распространяющихся в направлении, образующим с нормалью к поверхности угол ф, равна.

Разность фаз будет кратной 2л в том случае, когда.

Формула (5.13) определяет условие максимумов для решетки, состоящей из любого числа (АО зеркальных полос. Эти максимумы называются главными. Число т дает порядок главного максимума. Максимум нулевого порядка только один, максимумов первого, второго и т. д. порядков — по два.

Главные максимумы некоторых порядков могут отсутствовать. Это происходит в том случае, если угол ф удовлетворяет условию

где а — ширина зеркальной полосы, а к = ±1, ±2, ±3____ Лучи, идущие в этих направлениях от каждой зеркальной полосы, гасят друг друга.

При падении на решетку немонохроматического света вес максимумы, кроме центрального, разлагаются в спектр, фиолетовый край которого обращен к центру дифракционной картины.

Отражательные дифракционные решетки позволяют исследовать значительно более широкий спектральный диапазон, в то время как возможности прозрачных решеток ограничены из-за селективного поглощения в стекле.