Дифракционная решётка. 
Изучение явления дифракции света

Для увеличения интенсивности дифракционных максимумов пользуются не одной щелью, а дифракционной решёткой.

Дифракционная решётка представляет собой ряд параллельных щелей одинаковой ширины a, разделенных между собой непрозрачными промежутками шириной b. Сумма a + b = d называется периодом или постоянной дифракционной решетки.

Дифракционные решётки изготовляют на стекле или на металле (в последнем случае решетка называется отражательной). Тончайшим алмазным острием с помощью делительной машины наносится ряд тонких параллельных штрихов одинаковой ширины и расположенных на равных расстояниях друг от друга. При этом штрихи, рассеивающие свет во все стороны, играют роль непрозрачных промежутков, а нетронутые места пластинки — роль щелей. Число штрихов на 1 мм в некоторых решётках достигает 2000.

Рассмотрим дифракцию от N щелей. При прохождении света через систему одинаковых щелей дифракционная картина значительно усложняется. В этом случае лучи, дифрагирующие от разных щелей, налагаются друг на друга в фокальной плоскости линзы и интерферируют между собой. Если число щелей равно N, то интерферируют между собой N пучков. В результате дифракции условие образования дифракционных максимумов примет вид.

где k = 0, 1, 2,…,. (3).

По сравнению с дифракцией на одной щели условие изменилось на противоположное:

Максимумы, удовлетворяющие условию (3), называются главными. Положение же минимумов не изменяется, так как те направления, по которым ни одна из щелей не посылает свет, не получают его и при N щелях.

Кроме того, возможны направления, в которых свет, посылаемый различными щелями, гасится (взаимно уничтожается). В общем случае при дифракции от N щелей образуются:

главные максимумы

;

прежние (основные) минимумы

a;

добавочные минимумы

.

Здесь, как и ранее, a — ширина щели;

d = a + b — период дифракционной решетки.

Между двумя главными максимумами располагаются N-1 добавочных минимумов, разделенных вторичными максимумами (рис. 5), интенсивность которых значительно меньше интенсивности главных максимумов.

При условии на экране получается дифракционный максимум, называемый нулевым. При k = 1 по обе стороны от нулевого возникают два дифракционных максимума — первого порядка. При освещении дифракционной решетки белым светом на экране вместо светлых полос будут видны спектры, разделенные темными промежутками. Поэтому, каждый максимум будет представлять собой спектр, нулевой максимум — нулевой спектр, первый максимум — спектр первого порядка и т. д.

Число дифракционных спектров, то есть максимальное значение порядка kmax, ограничено и определяется из условия:

Разрешающая способностью ?/?? дифракционной решетки характеризует способность решетки разделять максимумы освещенности, для двух близких длинам волн ?₁ и ?₂ в данном спектре. Здесь ?? ???₂ -??₁. Если ?/???kN, то максимумы освещенности для ?₁ и ?₂ не разрешаются в спектре k-го порядка.