Пылающая решетка - Blazed grating

А пылающая решетка - также называется эшелетная решетка (с французского Эшель = лестница) - особый вид дифракционная решетка. Оптимизирован для достижения максимального эффективность решетки в данном порядок дифракции. Для этого максимум оптическая сила концентрируется в желаемом порядке дифракции, в то время как остаточная мощность в других порядках (особенно в нулевом) минимизирована. Поскольку это условие может быть достигнуто только для одной длины волны, указано, для которой длина волны пламени решетка оптимизирована (или пылал). Направление, в котором достигается максимальная эффективность, называется угол пламени и является третьей важной характеристикой светящейся решетки, которая напрямую зависит от длины волны вспышки и порядка дифракции.

Угол пламени

Как и любая оптическая решетка, светящаяся решетка имеет постоянный шаг между линиями. ${displaystyle d}$, определяя величину расщепление длины волны вызвано решеткой. Линии решетки имеют треугольное пилообразное поперечное сечение, образуя ступенчатую структуру. Ступени наклонены под так называемым углом пламени. ${displaystyle heta _{B}}$ относительно поверхности решетки. Соответственно, угол между нормалью ступеньки и нормалью решетки равен ${displaystyle heta _{B}}$.

Угол свечения оптимизирован для максимальной эффективности для длины волны используемого света. Описательно это означает ${displaystyle heta _{B}}$ выбирается таким образом, чтобы луч, дифрагированный на решетке, и луч, отраженный от ступенек, отклонялись в одном направлении. Решетки с обычным пламенем производятся в так называемых Литтроу конфигурация.

Конфигурация Литтроу

Дифракция на светящейся решетке. Общий случай показан красными лучами; конфигурация Литтроу показана синими лучами

В Литтроу Конфигурация представляет собой особую геометрию, в которой угол блеска выбирается таким образом, чтобы угол дифракции и угол падения были идентичными.^[1] Для отражающая решетка, это означает, что дифрагированный луч отражается обратно в направлении падающего луча (синий луч на рисунке). Балки перпендикулярны ступеньке и, следовательно, параллельны нормали ступени. Следовательно, в конфигурации Литтроу ${displaystyle alpha =eta = heta _{B}}$.

На углы дифракции на решетке ступенчатая структура не влияет. Они определяются межстрочным интервалом и могут быть рассчитаны в соответствии с уравнение решетки:

${displaystyle dleft(sin {alpha }+sin {eta }ight)=mlambda }$

где:

${displaystyle d}$ = межстрочный интервал,

${displaystyle alpha }$ = угол падения,

${displaystyle eta }$ = угол дифракции (угол взят в том же направлении, что и ${displaystyle alpha }$, что означает красный ${displaystyle eta }$ будет иметь отрицательный знак на картинке выше, если ${displaystyle alpha }$ положительный),

${displaystyle m}$ = порядок дифракции,

${displaystyle lambda }$ = длина волны падающего света.

Для конфигурации Литтроу это становится ${displaystyle 2dsin { heta _{B}}=mlambda }$. Решая для ${displaystyle heta _{B}}$ угол блеска может быть вычислен для произвольных комбинаций порядка дифракции, длины волны и межстрочного интервала:

${displaystyle heta _{B}=arcsin {frac {mlambda }{2d}} .}$

Пылающая решетка трансмиссии

Глянцевые решетки также могут быть выполнены в виде решетки передачи. В этом случае угол блеска выбирается таким, чтобы угол желаемого порядка дифракции совпадал с углом луча. преломленный на решетчатом материале.^[2]

Решетка Echelle

Основная статья: Решетка Echelle

Особая форма пламенной решетки - это эшелле решетка. Он отличается особенно большим углом блеска (> 45 °). Следовательно, свет попадает на короткие ножки треугольных решетчатых линий, а не на длинные ножки. Решетки Echelle в основном производятся с большим межстрочным интервалом, но оптимизированы для более высоких порядков дифракции.

Решетки Эшелле полезны в астрономии, связанной с поиском планет, и используются в успешных HARPS и ПАРАС (PRL Расширенный поиск по всему небу с радиальной скоростью ) спектрограф.

использованная литература

1. Решетки Ричардсона "Техническая записка 11 », раздел« Определение длины волны пламени »(30 сентября 2012 г.).
2. Решетки Ричардсона "Техническое примечание 4 - Передаточные решетки », раздел« Светопропускающие решетки »(30 сентября 2012 г.).

внешние ссылки

• Решетки Ричардсона "Техническое примечание 11 - Определение длины волны пламени "(30 сентября 2012 г.)
• Horiba Scientific "Дифракционные решетки "(30 сентября 2012 г.)
• Шимадзу "Длина волны пламени "(30 сентября 2012 г.)
• Палмер, Кристофер, Справочник по дифракционным решеткам, 8-е издание, МКС Ньюпорт (2020). [1]