Kırınım Ağları
Bir kırınım ağı, çoklu ışın girişimi yoluyla ışığı bileşen dalga boylarına dağıtan periyodik bir yapıdır ve spektroskopinin merkezinde yer almaktadır.
Tanım
Gelen ışığı, ağ denklemi tarafından belirlenen dalga boyuna bağlı açılarda ayrık derecelere kırınıma uğratan, ışığı dalga boyuna göre dağıtmak ve analiz etmek için kullanılan periyodik olarak yapılandırılmış bir optik elemandır.
Kapsam
Bu konu, periyodik kırınım yapılarının fiziğini ve kullanımını kapsamaktadır. Kırınım açısı ile dalga boyu, ağ derecesi ve oluk aralığı arasındaki ilişkiyi belirten ağ denklemini; iletim ve yansıma ağları ile genlik ve faz ağları arasındaki ayrımı; ışığı seçilen bir dereceye yoğunlaştırmak için parlatmayı (blazing); ve performansı belirleyen spektral çözme gücü ile serbest spektral aralığı içermektedir. Ağları, spektrometrelerin ve monokromatörlerin dağıtıcı elemanları olarak ve darbe sıkıştırma ile ışın kontrolündeki bileşenler olarak ele almaktadır.
Temel sorular
- Ağ denklemi, her dalga boyu için kırınım açılarını nasıl belirlemektedir?
- Bir ağın spektral çözme gücünü ne belirlemektedir?
- Parlatma (blazing) ışığı faydalı bir kırınım derecesine nasıl yönlendirmektedir?
- Ağlar ışığı bir prizmadan farklı olarak nasıl dağıtmaktadır?
Anahtar kavramlar
- ağ denklemi
- kırınım derecesi
- oluk aralığı
- spektral çözme gücü
- serbest spektral aralık
- parlatılmış ağ (blazed grating)
- iletim ve yansıma ağları
- dağılım
Temel kuramlar
- Ağ denklemi
- Birçok eşit aralıklı oluktan yapıcı girişim, bitişik oluklar arasındaki yol farkının tam sayı katı dalga boyu olduğunda meydana gelmekte ve dalga boyu, derece ve oluk aralığına bağlı kırınım açıları vermektedir.
- Çözme gücü ve parlatma
- Bir ağın çözme gücü, kırınım derecesi ile aydınlatılan oluk sayısının çarpımına eşitken, oluk profilini şekillendirme veya parlatma (blazing), verimlilik için kırınıma uğramış enerjiyi seçilen bir dereceye yoğunlaştırmaktadır.
Klinik önem
Ağlar, klinik kimya analizörleri, kan gazı ve oksimetri ölçümleri ile spektral alan optik koherens tomografisinde kullanılan spektrometrelerdeki dağıtıcı elemanlardır; bu cihazlarda ışığı analiz için dalga boylarına ayırmaktadırlar.
Tarihçe
Rittenhouse, 1786'da ince tellerden erken bir ağ yapmıştır ve Fraunhofer, 19. yüzyılın başlarında güneş spektrumunu incelemek için çizgili ağlar üretmiş, kendi adıyla anılan soğurma çizgilerini keşfetmiştir. Rowland'ın 1880'lerdeki hassas çizim makineleri, spektroskopiyi dönüştüren büyük ve doğru ağlar üretmiştir.
Öne çıkan isimler
- Joseph von Fraunhofer
- Henry Augustus Rowland
- David Rittenhouse
İlgili konular
Temel eserler
- hecht2017
- bornwolf1999
Sıkça sorulan sorular
- Bir ağ neden aynı anda birkaç spektrum üretmektedir?
- Ağ denklemi birden fazla tam sayı derecesi için sağlanmaktadır, bu nedenle belirli bir dalga boyundaki ışık, her biri farklı bir dereceye karşılık gelen ve ayrı bir spektrum üreten çeşitli yönlere kırınıma uğramaktadır.
- Spektroskopi için bir ağ, bir prizmadan nasıl daha iyidir?
- Bir ağın dağılımı dalga boyunda daha doğrusala yakındır ve birçok oluk kullanılarak çözme gücü çok yüksek yapılabilmektedir; oysa bir prizma malzeme dağılımına dayanmakta ve genellikle daha düşük çözünürlük sağlamaktadır.