Redes de Difracción
Una red de difracción es una estructura periódica que dispersa la luz en sus longitudes de onda componentes mediante interferencia de múltiples haces, siendo fundamental para la espectroscopia.
Definition
Un elemento óptico estructurado periódicamente que difracta la luz incidente en órdenes discretos en ángulos dependientes de la longitud de onda, establecidos por la ecuación de la red, utilizado para dispersar y analizar la luz por longitud de onda.
Scope
Este tema abarca la física y el uso de estructuras difractoras periódicas. Incluye la ecuación de la red que relaciona el ángulo de difracción con la longitud de onda, el orden de la red y el espaciado de las ranuras; la distinción entre redes de transmisión y reflexión, y entre redes de amplitud y fase; el 'blazing' (tallado) para concentrar la luz en un orden elegido; y el poder de resolución espectral y el rango espectral libre que determinan el rendimiento. Trata las redes como elementos dispersores de espectrómetros y monocromadores, y como componentes en la compresión de pulsos y el control de haces.
Core questions
- ¿Cómo determina la ecuación de la red los ángulos de difracción para cada longitud de onda?
- ¿Qué establece el poder de resolución espectral de una red?
- ¿Cómo dirige el 'blazing' la luz hacia un orden de difracción útil?
- ¿Cómo dispersan las redes la luz de manera diferente a un prisma?
Key concepts
- ecuación de la red
- orden de difracción
- espaciado de las ranuras
- poder de resolución espectral
- rango espectral libre
- red tallada (blazed grating)
- redes de transmisión y reflexión
- dispersión
Key theories
- Ecuación de la red
- La interferencia constructiva de muchas ranuras igualmente espaciadas ocurre cuando la diferencia de trayectoria entre ranuras adyacentes es un número entero de longitudes de onda, lo que da ángulos de difracción que dependen de la longitud de onda, el orden y el espaciado de las ranuras.
- Poder de resolución y 'blazing'
- El poder de resolución de una red es igual al producto del orden de difracción y el número de ranuras iluminadas, mientras que la conformación del perfil de la ranura, o 'blazing' (tallado), concentra la energía difractada en un orden elegido para mayor eficiencia.
Clinical relevance
Las redes son los elementos dispersores en los espectrómetros utilizados para analizadores de química clínica, mediciones de gases en sangre y oximetría, y tomografía de coherencia óptica de dominio espectral, donde separan la luz en longitudes de onda para su análisis.
History
Rittenhouse fabricó una red temprana a partir de hilos finos en 1786, y Fraunhofer produjo redes regladas a principios del siglo XIX para estudiar el espectro solar, descubriendo las líneas de absorción que llevan su nombre. Las máquinas de reglaje de precisión de Rowland en la década de 1880 produjeron redes grandes y precisas que transformaron la espectroscopia.
Key figures
- Joseph von Fraunhofer
- Henry Augustus Rowland
- David Rittenhouse
Related topics
Seminal works
- hecht2017
- bornwolf1999
Frequently asked questions
- ¿Por qué una red produce varios espectros a la vez?
- La ecuación de la red se satisface para múltiples órdenes enteros, por lo que la luz de una longitud de onda dada se difracta en varias direcciones, cada una correspondiente a un orden diferente y produciendo un espectro separado.
- ¿Cómo es una red mejor que un prisma para la espectroscopia?
- La dispersión de una red es más lineal en longitud de onda y su poder de resolución puede ser muy alto al usar muchas ranuras, mientras que un prisma depende de la dispersión del material y generalmente ofrece una resolución más baja.