Фазалық дифракциялық торлар

Арастырылған дифракциялық тор амплитудалық деп аталады, өйткені кезектесіп келетін мөлдір және мөлдір емес жолақтардан тұратын тор арқылы жарық өткен кезде тор саңылауларына перпендикуляр бағытта түскен толқынның амплитудасы периодты өзгереді. Амплитудалық торлар үшін интенсивтіктің үлестірілуі –қа пропорционал, яғни энергияның басым бөлігі нөлінші ретті спектрге шоғырданады, ал жоғарырақ реттерге ауысқан сайын тез кемиді. Практикалық қолдану үшін амплитудалық тор онша тиімді емес, өйткені осындай торлармен жабдықталған спектрлік аспаптардың жарық күші төмен болады.

Сонда тордың әрбір штрихы аумағында қосымша жол айырымын енгізуге негізделген спектр бойынша энергияның үлестірілуі өзгертілді. Осы мақсатта торды ойып істегенде, әрбір штрихтың белгілі пішіні (профилі) болатындай (профильденген штрих) етіліп жүргізіледі, осының арқасында жарық шағылғанда штрихтың бір шетінен екінші шетіне дейінгі аралықта қосымша жол айырымы пайда болады (5-сурет). Штрихтың пішінін таңдап алу арқылы спектрдің белгілі бір ретінде энергияны шоғырландырып, қалғанын, соның ішінде нөлінші спектрді әлсіретуге болады. Осындай торлар фазалық дифракциялық торлар деп аталады, және олар амплитудалықтан өзінің толқын фазасын өзгерте алатын қабылетімен өзгеше болады.

Дифракция теориясында тек амплитуданың өзгерісін туғызатын амплитудалық торларды, немесе тек фазаның өзгерісін тудыратын фазалық торларды қарастыру ыңғайлы. Шыныға немесе металға штрихтарды салу арқылы жасалатын реал дифракциялық торлар бір мезгілде амплитуданың да, фазаның да өзгерісін береді. Бұл орналасу дәлдігіне өте жоғары талап қойылатын штрихторының қажетті пішіні (профилі) бар торларды жасау өте-мөте қиын бо луына байланысты.

Қазіргі дифракциялық торлар араларында іс жүзінде жазық аралықтар жоқ штрихтар жүйесі болып табылады. Шыны немесе металл бетіне біріне-бірі тиісіп тұратын, белгілі пішінді, орасан көп штрихтар салынады. Түсетін жарықтың толқындық беті штрихтардың әртүрлі бөліктеріне әртүрлі уақыт мезеттерінде жететіндіктен, фаза бойынша кешігу пайда болады.

Бастапқы пішінді (профильді) шағылдырушы дифракциялық торларды (5б-сурет) концентрациялаушы немесе жалтырауық (блестящие) тор деп те атайды. Бұл шағылдырушы тор үшін дифракцияланған жарықтың ең үлкен интенсивтігі штрихтың жазықтықтарының біреуінен айналық шағылысқан сәуле бағытында байқалуымен байланысты. Демек, дифракциялық торға бұрышпен түскенде дифракцияланған жарықтың максимумы «жалтырау бұрышында» байқалады, мұндағы – штрихтың жұмыстық жағының тор бетіне көлбеулік бұрышы (5в-сурет).

Қазіргі кезде дифракциялық торларды жасаудың технологиясы өте жоғары деңгейге дейін жетілдірілген. Дифракциялық торлар, көбінесе, алмас жонғышпен (резец) жұмсақ металл бетін тілу жолымен жасалады. Тордың табаны ретінде, әдетте, үлкен дәлдікпен ( ) жақсылап тегістелген шыны алынады.

Осылай дайындалған шыны бетіне буландыру арқылы хром қабаты, оның үстіне алюминий қабаты салынады. Осы қабатқа тілу жүргізіледі. Штрихтың қажетті пішіні (профилі) және оның шағылдырғыш беттерінің көлбеулігі алмас жонғышты тиісті бұрышпен ұштап және орнату арқылы іске асырылады. Әрине, мұндай, штрихтарының қажетті пішіні (профилі) бар торларды жасау, бұлардың салыстырмалы орналасу дәлдігіне өте жоғары талап қойылатындықтан, өте қиын.

Ультракүлгін және көрінетін аймақтардағы спектрлерді зерттеу үшін бірлік ұзындығында өте к-п штрихтары бар (1мм-іне 300, 600, 1200, 1800 тіпті 3600 штрих салынған) дифракциялық торлар қолданылады.

Қазіргі заманғы толық автоматтандырылған бөлгіш машиналар алмас жонғыш көмегімен штрихтары қатаң эквидистантты (теңдей қашықтықтарда) деуге болатындай орналасқан торларды жасауға мүмкіндік береді. Бөлгіш машиналарды басқару, бақылау және торларды тілу процестеріндегі қателіктерді түзету үшін интерференция құбылысы қолданылады.

Спектрдің аймағына байланысты торлардың 1-мм-не келетін штрихтар саны әртүлі болады: бірнеше штрихтан бастап (инфрақызыл аймақ), 3600-ге дейін (ультракүлгін аймақ). Спектрдің көрінетін аймағына 600-1200 штрих/мм.

Майкельсон эшелоны

Фазалық торлардың маңызды бір түріне Майкельсон эшелоны жатады. Бұл торда жеке «саңылаудың» саны салыстырмалы түрде көп емес (интерференцияланатын шоқ саны 30-дан аспайды). Және осы жағдайда жеке шоқтар арасындағы жол айырымы өте үлкен (10000 және бұдан да артық) болатындықтан, осындай аспапта реті өте жоғары спектрлер алынады.

Дифракциялық тордағы сияқты, бас максимумдарды табу шарты , мұндағы -бүтін сандар. Сонымен бас максимумдар шарты мына түрде болады:

, (1)

яғни . (2)

Максимумдардың айқындылығы, тордағы сияқты, интерференцияланушы жарық шоқтарының санымен, яғни эшелонның 30-дан аспайтын баспалдық санымен анықталады. Оның есесіне екі көрші сәулелер арасындағы жол айырымы (интерференция реті) тым үлкен; кіші болуына байланысты (2) теңсіздігінің сол жағындағы бірінші мүшені елемеуге болады: . Осыдан интерференция реті үшін өрнекті табамыз:

(3)

6в,г - суретте Майкельсон эшелонында бас максимумдардың орналасуы көрсетілген (есептеу 10 пластинкадан тұратын эшелон үшін жүргізілген): в-жағдайында, бұрышы аумағында елеулі интенсивтіктері бар, реттері және , бір-бірінен ара қашықтықпен айырылған екі дифракциялық максимум жайғасқан; г - жағдайында, бұрыш аумағында бір дифракциялық максимум жайғасқан.