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Beugungsgitter

Beugung, Polarisation optisches Gitter, eine regelmässige Anordnung beugender Elemente, die periodische Änderungen der Amplitude und/oder Phase der auslaufenden Welle verursachen. Der Abstand zweier sich entsprechender Punkte benachbarter Elemente heisst Gitterkonstante d. Die einfachste Anordnung ist die Vielspaltanordnung, die um 1785 von D. Rittenhouse erfunden und unabhängig von ihm 1821 von J.v. Fraunhofer wiederentdeckt wurde. Sie besteht üblicherweise aus einer Reihe dünner Drähte oder Fäden, die über Schrauben gewickelt wurden. Eine einlaufende Welle erfährt durch ein solches Gitter eine Amplitudenmodulation (Amplitudengitter), während bei einem völlig transparenten Glasgitter mit eingekratzten Rillen durch die unterschiedliche Dicke des Glases eine Phasenmodulation der Wellenfront erfolgt (Phasengitter). Neben diesen Transmissionsgittern finden auch Reflexionsgitter Verwendung, bei denen nur die reflektierten Wellen betrachtet werden. Neben diesen sog. eindimensionalen Gittern werden in der Praxis sehr häufig zwei- und dreidimensionale Gitter eingesetzt. M.v. Laue verwendete z.B. einen Kristall als dreidimensionales Gitter - ein Verfahren, das sich vor allem für die Untersuchung von Festkörpern etabliert hat (Röntgenbeugung, Braggsches Reflexionsgesetz).

Wird ein Beugungsgitter mit Licht bestrahlt, so erzeugt es ein charakteristisches Beugungsspektrum (Beugung). Da wie bei allen Interferenzerscheinungen auch beim Beugungsgitter die Abstände der Beugungsmaxima proportional zur Wellenlänge sind (Normspektrum), eignen sich Gitter zur Trennung verschiedener Wellenlängen. Im Vergleich dazu ist bei einem Prismenspektrum die Verteilung der Farben von der Dispersion der Prismensubstanz abhängig (dies führt z.B. dazu, dass bestimmte Farben mehr Raum in einem Spektrum einnehmen als andere). Die wichtige Kenngrösse in diesem Zusammenhang ist das Auflösungsvermögen eines Gitters: l/Dl = kp mit k als Ordnungszahl und p als Anzahl der beleuchteten Gitterelemente. Da im allgemeinen k £ 3 ist und p in der Grössenordnung von 105 liegt, bewegen sich die Werte für das Auflösungsvermögen im Bereich von 200 000 bis 300 000 (zum Vergleich: bei den beiden Na-D-Linien ist l/Dl = 1000).

 

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