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과학

회절 격자

회절 격자과학
영어
Diffraction grating
구조
주기적인 틈 또는 반사 홈
격자 간격
d
수직 입사의 주극대
d sinθ=mλ
회절 격자는 일정한 간격으로 반복되는 많은 틈이나 홈을 이용해 파장에 따라 빛을 다른 방향으로 보내는 광학 소자다. 수직 입사의 기본 모형에서는 주극대 방향이 d sinθ=mλ를 만족해 분광에 사용된다.

많은 경로의 보강

각 틈이나 홈에서 오는 빛의 경로차가 파장의 정수배가 되면 여러 파동이 함께 보강된다. 많은 주기가 빛을 받으면 주극대가 좁고 뚜렷해져 가까운 파장을 구별하는 데 유리하다. 실제 격자의 홈 수는 유한하므로 극대의 폭도 0은 아니다.

선밀도와 간격

1 mm당 500개 주기라면 간격은 1/500 mm=2 μm다. 여기에 진공 중 파장 500 nm의 빛을 수직으로 비추면 첫째 차수에서 sinθ=0.25여서 θ≈14.5°다. 선 개수를 간격 d 자체로 잘못 대입하지 않아야 한다.

파장 분리와 차수

같은 차수에서 긴 파장일수록 주극대 각도가 커진다. 여러 차수가 존재할 수 있고 서로 다른 파장과 차수가 같은 방향에서 겹칠 수도 있다. 또한 |mλ/d|≤1 조건이 있어 모든 정수 차수가 실제 진행 방향을 주는 것은 아니다.

투과형과 반사형

빛이 통과하는 틈 배열뿐 아니라 표면의 반복 홈을 이용한 반사형 격자도 있다. 프리즘과 마찬가지로 빛을 파장별로 나누는 데 쓰지만 작동 원리는 다르다. 격자에서는 주기 구조의 간섭을, 프리즘에서는 주로 파장에 따른 굴절률 차이를 이용한다.

관련 문서

회절 / 간섭 / 이중 슬릿 간섭 / 파장 / 스펙트럼 / 굴절 / 빛 / 광자