Red de difracción
Debido a esto, las rejillas se usan comúnmente en óptica como elementos monocromadores y en espectrometría.
Los efectos de arco iris similares que se ven en capas delgadas de aceite o gasolina flotando sobre el agua no son causados por una rejilla, sino más bien por iridiscencia debido a los reflejos sobre capas transmisivas poco espaciadas entre sí.
[8][9] Las rejillas con la distancia entre líneas (d) más pequeña fueron creadas, en la década de 1860, por Friedrich Adolph Nobert (1806-1881) en Greifswald.
[10] Posteriormente, los estadounidenses Lewis Morris Rutherfurd (1816-1892) y William B. Rogers (1804-1882) tomaron la delantera,[11][12] y a finales del siglo XIX, las rejillas cóncavas de Henry Augustus Rowland (1848-1901) eran las mejores disponibles.
Suponiendo una onda plana de luz monocromática de longitud de onda λ con incidencia normal (perpendicular a la rejilla), cada rendija en la rejilla actúa como una fuente casi puntual desde la que la luz se propaga en todas direcciones (aunque esto típicamente se limita a un hemisferio).
Para un rayo que incide normalmente en una rejilla, los máximos se registran en los ángulos θm, que satisfacen la relación d sinθm/λ = | & thinsp; m & thinsp; |, donde θm es el ángulo entre el rayo difractado y el vector normal de la rejilla, y d es la distancia desde el centro de una rendija al centro de la rendija adyacente, y m es un número entero que representa el modo de propagación estudiado.
Por lo tanto, cuando la luz incide normalmente sobre la rejilla, la luz difractada tiene máximos en los ángulos θm dados por: Se puede demostrar que si una onda plana incide en cualquier ángulo arbitrario θi, la ecuación de la rejilla se convierte en: Cuando se resuelve para los máximos del ángulo difractado, la ecuación es: Se debe tener en cuenta que estas ecuaciones asumen que ambos lados de la rejilla están en contacto con el mismo medio (por ejemplo, aire).
Los otros máximos aparecen en ángulos representados por enteros m distintos de cero.
Por ejemplo, para la probabilidad de que un fotón se refleje en un espejo y sea observado en un punto dado una cantidad determinada de tiempo más tarde, se establece la amplitud de probabilidad del fotón girando cuando sale de la fuente, lo sigue hasta el espejo y luego hasta su punto final, incluso para trayectos que no impliquen rebotar en el espejo en ángulos iguales.
A continuación, se pueden integrar todas estas flechas (véase vector) y elevar al cuadrado la longitud del resultado para obtener la probabilidad de que este fotón se refleje en el espejo de la manera pertinente.
El examen de los caminos hacia los bordes del espejo revela que los tiempos de los caminos cercanos son bastante diferentes entre sí y, por lo tanto, se termina sumando vectores que se cancelan rápidamente.
Sin embargo, se puede hacer una rejilla de difracción a partir de este espejo, raspando áreas cercanas al borde del espejo que generalmente cancelan las amplitudes cercanas, pero ahora, dado que los fotones no se reflejan en las porciones raspadas, las amplitudes de probabilidad conjunta apuntaría, por ejemplo, a cuarenta y cinco grados, lo puede tener una suma considerable.
Esta descripción en particular implica muchas simplificaciones: una fuente puntual, una "superficie" en la que la luz puede reflejarse (descuidando así las interacciones con los electrones) entre otras.
Sin embargo, este modelo y aproximación es razonable para ilustrar conceptualmente una red de difracción.
Esto es visualmente similar al funcionamiento de un prisma, aunque el mecanismo es muy diferente.
Para obtener una dispersión en una frecuencia más amplia, se debe utilizar un prisma.
Las rejillas holográficas tienen ranuras sinusoidales y pueden no ser tan eficientes como las rejillas regladas, pero a menudo se prefieren en los monocromadores porque producen menos luz perdida.
Otro método para fabricar rejillas de difracción utiliza un gel fotosensible intercalado entre dos sustratos.
Un patrón de interferencia holográfica expone el gel, que luego se desenrrolla.
Las rejillas de difracción VPH no se dañan por pequeños impactos accidentales y son más resistentes a los arañazos que las rejillas en relieve típicas.
Hoy en día, la tecnología de semiconductores también se utiliza para grabar rejillas con patrones holográficos en materiales robustos como la sílice fundida.
Las rejillas de difracción se utilizan a menudo en monocromadores, espectrómetros, rayos láser, dispositivos dWDM, dispositivos ópticos de pulso compresión y muchos otros instrumentos ópticos.
[19] Un disco de vinilo estándar prensado, cuando se ve desde un ángulo bajo perpendicular a las ranuras, muestra un efecto similar pero menos definido al de un CD o DVD.
[21] Este misma propiedad está presente en las pantallas LCD o LED de los teléfonos inteligentes.
Debido a que estas pantallas suelen estar recubiertas por protecciones transparentes, se pueden realizar experimentos sin dañar los teléfonos.
Cuando las partículas tienen casi el mismo tamaño, difractan la luz entrante en ángulos muy específicos.
