Rejilla de difracción
En óptica , una rejilla de difracción es un componente óptico con una estructura periódica que difracta la luz en varios haces que viajan en diferentes direcciones (es decir, diferentes ángulos de difracción). La coloración emergente es una forma de coloración estructural . [1] [2] Las direcciones o ángulos de difracción de estos haces dependen del ángulo de incidencia de la onda (luz) a la rejilla de difracción, el espaciado o la distancia entre elementos de difracción adyacentes (por ejemplo, rendijas paralelas para una rejilla de transmisión) en la rejilla, y la longitud de onda de la luz incidente. La rejilla actúa como elemento dispersivo . Debido a esto, las rejillas de difracción se utilizan comúnmente enmonocromadores y espectrómetros , pero también son posibles otras aplicaciones, como codificadores ópticos para control de movimiento de alta precisión [3] y medición de frente de onda. [4] [5]
Para aplicaciones típicas, un reflexivo rejilla tiene crestas o fallos en su superficie mientras que una rejilla transmisiva tiene aberturas transmisoras o huecos en su superficie. [6] Tal rejilla modula la amplitud de una onda incidente en ella para crear un patrón de difracción. También hay rejillas que modulan las fases de las ondas incidentes en lugar de la amplitud, y este tipo de rejillas se pueden producir con frecuencia mediante el uso de holografía . [7]
James Gregory (1638-1675) observó los patrones de difracción causados por una pluma de pájaro, que fue efectivamente la primera rejilla de difracción (en forma natural) que se descubrió, aproximadamente un año después de los experimentos con prismas de Isaac Newton . [8] La primera rejilla de difracción hecha por el hombre fue hecha alrededor de 1785 por el inventor de Filadelfia David Rittenhouse , quien ensartó pelos entre dos tornillos finamente roscados. [9] [10] Esto fue similar a la rejilla de difracción de alambre del notable físico alemán Joseph von Fraunhofer en 1821 . [11] [12] Los principios de difracción fueron descubiertos porThomas Young [13] y Augustin-Jean Fresnel . [14] [15] Utilizando estos principios, Fraunhofer fue el primero en utilizar una rejilla de difracción para obtener espectros de línea y el primero en medir las longitudes de onda de las líneas espectrales con una rejilla de difracción.
Las rejillas con la distancia de línea más baja (d) fueron creadas, en la década de 1860, por Friedrich Adolph Nobert (1806-1881) en Greifswald; [16] luego, los dos estadounidenses Lewis Morris Rutherfurd (1816–1892) y William B. Rogers (1804–1882) asumieron la dirección; [17] [18] y, a finales del siglo XIX, las rejillas cóncavas de Henry Augustus Rowland (1848-1901) eran las mejores disponibles. [19] [20]
Una rejilla de difracción puede crear colores de "arco iris" cuando está iluminada por una fuente de luz de amplio espectro (por ejemplo, continua). Los colores similares a los del arco iris de pistas estrechas muy poco espaciadas en discos de almacenamiento de datos ópticos, como CD o DVD, son un ejemplo de difracción de luz.causado por rejillas de difracción. Una rejilla de difracción habitual tiene líneas paralelas (es cierto para las rejillas unidimensionales, pero las rejillas bidimensionales o tridimensionales también son posibles y tienen sus propias aplicaciones, como la medición del frente de onda), mientras que un CD tiene una espiral de pistas de datos finamente espaciadas. . Los colores de difracción también aparecen cuando uno mira una fuente puntual brillante a través de una cubierta de tela de paraguas translúcida de tono fino. Las películas de plástico con dibujos decorativos basadas en parches de rejilla reflectantes son económicas y comunes. Una separación de color similar observada en capas delgadas de aceite (o gasolina, etc.) en el agua, conocida como iridiscencia , no es causada por la difracción de una rejilla sino más bien por la interferencia de la película delgada de las capas transmisivas apiladas muy cerca.
