gitter - optikk

Gitter. Echelettegitter. Dette er et refleksjonsgitter; gitterstrekene har en slik profil at refleksjonsvinkelen for det innfallende lys faller sammen med 1. ordens avbøyning for vedkommende bølgelengde.

Gitter av /Store norske leksikon ※. Gjengitt med tillatelse

Gitter. Michelsons trappegitter. Dette er et transmisjonsgitter. 1. Innfallende lys. 2. Ikke avbøyet lys. 3. Avbøyet lys. Gangforskjellen mellom nabostråler er meget stor i forhold til lysets bølgelengde.

Gitter av /Store norske leksikon ※. Gjengitt med tillatelse

Gitter. Strekgitter eller transmisjonsgitter. En innfallende parallellbunt deles opp i en uavbøyet bunt av 0. orden, samt i avbøyde, innbyrdes symmetriske parallellbunter av voksende orden. For avbøyningsvinkelen δm gjelder: sin δm = m λ/d. Her er λ bølgelengden, d er gitterkonstanten (strekavstanden) og m er ordenstallet, et helt tall 0, ±1, ±2, ±3 og så videre.

Gitter av /Store norske leksikon ※. Gjengitt med tillatelse

Et system av tettliggende parallelle linjer eller profilerte furer med like stor innbyrdes avstand (opp til 1800 per mm). Gitterstrukturen kan ligge i en plan glassplate eller i et plant eller konkavt speil, og kalles henholdsvis transmisjons- og refleksjonsgitter. Optiske gittere anvendes ved studiet av lysets bøyning (diffraksjon) og til bestemmelse av lysets bølgelengde- og energifordeling (gitterspektroskopi).

Faktaboks

Etymologi
tysk

Det fargespillet man kan iaktta på visse overflater (perlemor, insektskall, fuglefjær, CD-disketter) skyldes lysets bøyning (diffraksjon) i overflatens kompliserte, men regelmessige mikrostruktur. Optiske gitter utnytter denne virkningen.

Lysets bøyning i optisk gitter

Når parallelt, monokromatisk lys faller vinkelrett inn på et optisk gitter, vil det ved gjennomgangen eller refleksjonen bli spredt på en slik måte at intensiteten av det spredte lyset er maksimal i en direkte strålebunt av 0. orden og i parvise strålebunter av 1. orden, 2. orden osv. Disse ligger symmetrisk på begge sider av den direkte strålebunten, og danner bestemte vinkler med denne (se figuren). Avbøyningsvinklene er bestemt av lysets bølgelengde og av avstanden mellom linjene (gitterkonstanten). Ved å måle avbøyningsvinkelen fra et gitter med kjent gitterkonstant kan man derfor bestemme bølgelengden for det avbøyde lyset.

For polykromatisk lys (f.eks. hvitt) som består av forskjellige bølgelengder, vil disse avbøyes forskjellig.

Gitterets evne til å skille de forskjellige bølgelengdene fra hverandre, kalles dets oppløsningsevne. I sin alminnelighet vokser oppløsningsevnen med antallet linjer/furer, og med ordenstallet.

I motsetning til det som er tilfellet ved lysets brytning i prismer, vokser avbøyningsvinkelen med strålingens bølgelengde. Den langbølgede (røde) delen av spekteret avbøyes altså mer enn den kortbølgede (blå).

Ulike gitterkonstruksjoner

Det første optiske gitteret, som ble konstruert av den tyske optikeren J. Fraunhofer i 1821, var et transmisjonsgitter bestående av en rekke tynne tråder oppspent parallelt i en ramme. Senere gikk han over til å risse parallelle streker i et belegg av sot eller metall på en glassplate.

For å kunne utnytte gitterets oppløsningsevne, måtte Fraunhofer kombinere lysets bøyning med en optisk avbildning. Det innfallende lyset, som stammet fra et lysende punkt, ble parallellisert ved hjelp av en samlelinse foran gitteret, og de utgående strålebuntene ble så samlet i billedpunkter ved hjelp av en samlelinse bak gitteret.

Ved hjelp av sine gittere kunne Fraunhofer, som den første, bestemme visse bølgelengder i sollysets spektrum.

Fraunhofers gitter ble videreutviklet av. H. A. Rowland (1882). Ved hjelp av en diamantspiss ført av en delemaskin oppnådde han en linjetetthet på ca. 1000 per mm. Han konstruerte også et konkavgitter der linjene ble gravert inn i et hulspeil. Et slikt gitter kombinerer bøyning og avbildning, og det overflødiggjør derfor de store linsene som både er kostbare og fører med seg linsefeil og energitap.

Ved de nevnte gittertypene blir den største delen av den innfallende lysenergien samlet i 0. ordens strålebunt. Denne er ikke avbøyd, og derfor heller ikke oppløst i et bølgelengdespektrum. Echelettegitteret er et refleksjonsgitter (R. W. Wood) som er gravert med diamantspisser som gir gitterstrekene en slik tverrsnittsprofil at i visse bølgelengdeområder blir den største del av den innfallende lysenergi samlet i 1. ordens strålebunt.

Et transmisjonsgitter med høy bølgelengdeoppløsning i et begrenset bølgelengdeområde er Michelsons trappegitter. Det består av en stabel av 30–40 planparallelle glassplater (5–10 mm tykke) med en avtrapping på 1–2 mm. Hvert trappetrinn virker som en spalteåpning for det innfallende lys, og lysenergien blir samlet i en strålebunt av meget høy orden (f.eks. m = 104), hvilket innebærer en høy oppløsning.

Rutegitterethar mindre praktisk betydning enn linjegitteret, men det danner en teoretisk overgang til de romgitteresom utgjøres av krystallenes atomstrukturer.

Dimensjonering, produksjon. Så lenge man arbeider med lavere ordens spektra (og et bredt bølgelengdeområde), bør gitterkonstanten ikke være mye større enn bølgelengden for den innfallende stråling. Mekanisk graverte gittere egner seg derfor ikke for studiet av røntgenstråling. Her er man henvist til molekylers iboende gitterstruktur.

Graveringen av en gitterstruktur er en tidkrevende prosess som krever overordentlig stabile og nøyaktige instrumenter. Masseproduksjon av optiske gittere beror derfor på avstøpning (replika) eller fotografisk kontaktkopiering av graverte gittere.

Kommentarer

Kommentaren din publiseres her. Fagansvarlig eller redaktør svarer når de kan.

Du må være logget inn for å kommentere.

eller registrer deg