7. Применение дифракционных решёток.

В спектральных приборах высокого класса вместо призм применяются дифракционные решетки. Решетки представляют собой периодические структуры, выгравированные специальной делительной машиной на поверхности стеклянной или металлической пластинки. У хороших решеток параллельные друг другу штрихи имеют длину порядка 10 см, а на каждый миллиметр приходится до 2000 штрихов. При этом общая длина решетки достигает 10–15 см. Изготовление таких решеток требует применения самых высоких технологий. На практике применяются также и более грубые решетки с 50 – 100 штрихами на миллиметр, нанесенными на поверхность прозрачной пленки. В качестве дифракционной решетки может быть использован кусочек компакт-диска или даже осколок граммофонной пластинки.

Дифракционные решетки, применяемые для работы в различных областях спектра, отличаются частотой и профилем штрихов, размерами, формой, материалом поверхности и др. Для ультрафиолетовой и видимой областей наиболее типичны дифракционные решётки, имеющие от 300 до 1200 штрихов на 1 мм. Дифракционная решётка для вакуумной ультрафиолетовой области изготавливаются преимущественно на стеклянных поверхностях. В этой области незаменимы дифракционная решётка, изготовленные на вогнутых (в большинстве случаев - сферических) поверхностях, обладающих способностью фокусировать спектр. В инфракрасной области применяются дифракционная решётки, называемые эшелеттами.

Кроме спектральных приборов, дифракционная решётка применяются также в качестве оптических датчиков линейных и угловых перемещений (измерительные дифракционные решётке), поляризаторов и фильтров инфракрасного излучения, делителей пучков в интерферометрах и для других целей. С помощью дифракционной решетки можно производить очень точные измерения длины волны. Если период d решетки известен, то определение длины сводится к измерению угла θm, соответствующего направлению на выбранную линию в спектре m-го порядка. На практике обычно используются спектры 1-го или 2-го порядков.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ:

1. Включить лазер;

2. Снять защитный кожух с дифракционной решётки;

3. С учетом правила знаков для углов измерить:

3. 1. угол дифракции нулевого порядка, поворотом столика совместив нулевой порядок с апертурой источника излучения (ψ=φ);

   2. Аналогично п.3.1 углы дифракции остальных порядков;

4. Вернуть поворотный столик в исходное положение

5. Закрыть дифракционную решётку зашитным кожухом

6. Выключить лазер

7. Определить угол блеска исходя из проведенных измерений;

8. Используя формулу (4) расчитать период дифракционной решётки и пространственную частоту для каждого порядка дифракции и усреднить данные (длина волны лазера используемого в работе 532нм);

9. Используя формулу (2) рассчитать ширину штриха и расстояние между штрихами;

10. Найти погрешность для периода решётки, как среднее квадратичное отклонение, и погрешность для пространственной частоты;

11. Написать вывод.

15