www.wikidata.de-de.nina.az

Phasengitter sind optische Beugungsgitter welche die Phase der durchlaufenden Lichtwelle beeinflussen Ideale sind vollst

Phasengitter

Phasengitter sind optische Beugungsgitter, welche die Phase der durchlaufenden Lichtwelle beeinflussen.

Ideale Phasengitter sind vollständig durchsichtig, an den Gitterstegen wird das Licht aufgrund des Brechungsindexes des Materials verzögert. Varianten:

  • Material ist an Stegen dicker oder hat einen geänderten Brechungsindex
  • Übergänge zwischen Stegen und Spalten sind sprunghaft oder fließend
  • Gitter ist durchsichtig (Transmissionsgitter) oder reflektiert (Reflexionsgitter).

Eine Verzögerung um beispielsweise eine halbe Wellenlänge entspricht 180° Phasenverschiebung.

Wirkung Bearbeiten

Transmissions-Phasengitter (Gitterkonstante 1 µm). Das Gitter liegt auf einer Tischkante und wird von unten beleuchtet (Taschenlampe mit 3 LEDs).
Eigenbau-Phasengitter mit Gitterkonstante 2 mm (zur Sichtbarkeit von hinten beleuchtet, oben) und erzeugter Talbot-Effekt (gepunktete Lichtzeile; unten)

Phasengitter sind durchsichtig und deshalb nicht gut sichtbar. Die Beugung (wie an jedem optischem Gitter) kann jedoch ausgenutzt werden:

  • Ein dünner monochromatischer Laserstrahl wird in mehrere Richtungen aufgeteilt.
  • Für bessere Ergebnisse stellt man hinter das Gitter eine (Sammel-)Linse und in den Brennpunkt der Linse einen Beobachtungsschirm. Die Linse gruppiert dann Lichtstrahlen nach ihrem Ablenkwinkel. Das benötigt einen hinreichend parallelen Lichtstrahl, erlaubt aber breitere Strahlen und gröbere Gitter.
  • Bei sehr groben Gittern können die geringen Ablenkwinkel mit dem Talbot-Effekt dargestellt werden.

Anwendung Bearbeiten

Phasengitter können gegenüber Amplitudengittern diese Vorteile haben:

  • Energie: Die Lichtstärke bleibt voll erhalten.
  • Fertigung: Phasengitter können z. B. aus einer stehenden Welle (Ultraschall, Licht) bestehen. Die Welle modifiziert den Brechungsindex des Mediums. Ein Beispiel sind Akustooptische Modulatoren.
  • Röntgen: Röntgenstrahlen werden von keinem Material perfekt absorbiert. Deshalb sind die Stege in Amplitudengittern niemals perfekt absorbierend. Phasengitter dagegen lassen sich gut fertigen.

Auslegung Bearbeiten

Phasengitter können beispielsweise darauf ausgelegt sein, Licht einer vorgegebenen Wellenlänge um eine halbe Wellenlänge zu verzögern. Hat das Material des Gitters den Brechungsindex , so müssen die Stege des Gitters höher sein um

Haben die "Stege" des Gitters einen um höheren Brechungsindex als die "Spalten" des Gitters, so beträgt die Höhe des Gitters .

Herleitung: Durch das Material ändert sich die Frequenz   des Lichts nicht gegenüber dem Vakuum. Wegen der auf   reduzierten Phasengeschwindigkeit des Lichts sinkt die Wellenlänge ( ) im Material auf . Damit ergibt sich die Bedingung:

Einzelnachweise Bearbeiten

  1. (Memento vom 5. Februar 2012 im Internet Archive), Stichwort "Röntgenoptik", Abschnitt Röntgengitter
wikipedia, wiki, deutsches, deutschland, buch, bücher, bibliothek artikel lesen, herunterladen kostenlos kostenloser herunterladen, MP3, Video, MP4, 3GP, JPG, JPEG, GIF, PNG, Bild, Musik, Lied, Film, Buch, Spiel, Spiele
Veröffentlichungsdatum:
Phasengitter sind optische Beugungsgitter welche die Phase der durchlaufenden Lichtwelle beeinflussen Ideale Phasengitter sind vollstandig durchsichtig an den Gitterstegen wird das Licht aufgrund des Brechungsindexes des Materials verzogert Varianten Material ist an Stegen dicker oder hat einen geanderten Brechungsindex Ubergange zwischen Stegen und Spalten sind sprunghaft oder fliessend Gitter ist durchsichtig Transmissionsgitter oder reflektiert Reflexionsgitter Eine Verzogerung um beispielsweise eine halbe Wellenlange l 2 displaystyle lambda 2 entspricht 180 Phasenverschiebung Inhaltsverzeichnis 1 Wirkung 2 Anwendung 3 Auslegung 4 EinzelnachweiseWirkung Bearbeiten nbsp Transmissions Phasengitter Gitterkonstante 1 µm Das Gitter liegt auf einer Tischkante und wird von unten beleuchtet Taschenlampe mit 3 LEDs nbsp Eigenbau Phasengitter mit Gitterkonstante 2 mm zur Sichtbarkeit von hinten beleuchtet oben und erzeugter Talbot Effekt gepunktete Lichtzeile unten Phasengitter sind durchsichtig und deshalb nicht gut sichtbar Die Beugung wie an jedem optischem Gitter kann jedoch ausgenutzt werden Ein dunner monochromatischer Laserstrahl wird in mehrere Richtungen aufgeteilt Fur bessere Ergebnisse stellt man hinter das Gitter eine Sammel Linse und in den Brennpunkt der Linse einen Beobachtungsschirm Die Linse gruppiert dann Lichtstrahlen nach ihrem Ablenkwinkel Das benotigt einen hinreichend parallelen Lichtstrahl erlaubt aber breitere Strahlen und grobere Gitter Bei sehr groben Gittern konnen die geringen Ablenkwinkel mit dem Talbot Effekt dargestellt werden Anwendung BearbeitenPhasengitter konnen gegenuber Amplitudengittern diese Vorteile haben Energie Die Lichtstarke bleibt voll erhalten Fertigung Phasengitter konnen z B aus einer stehenden Welle Ultraschall Licht bestehen Die Welle modifiziert den Brechungsindex des Mediums Ein Beispiel sind Akustooptische Modulatoren Rontgen Rontgenstrahlen werden von keinem Material perfekt absorbiert Deshalb sind die Stege in Amplitudengittern niemals perfekt absorbierend Phasengitter dagegen lassen sich gut fertigen 1 Auslegung BearbeitenPhasengitter konnen beispielsweise darauf ausgelegt sein Licht einer vorgegebenen Wellenlange l displaystyle lambda nbsp um eine halbe Wellenlange l 2 displaystyle lambda 2 nbsp zu verzogern Hat das Material des Gitters den Brechungsindex n displaystyle n nbsp so mussen die Stege des Gitters hoher sein um D h l 2 n 1 displaystyle Delta h frac lambda 2 n 1 nbsp Haben die Stege des Gitters einen um D n displaystyle Delta n nbsp hoheren Brechungsindex als die Spalten des Gitters so betragt die Hohe des Gitters D h l 2 D n displaystyle Delta h lambda 2 Delta n nbsp Herleitung Durch das Material andert sich die Frequenz f displaystyle f nbsp des Lichts nicht gegenuber dem Vakuum Wegen der auf c n c 0 n displaystyle c n c 0 n nbsp reduzierten Phasengeschwindigkeit des Lichts sinkt die Wellenlange l c f displaystyle lambda c f nbsp im Material auf l n l n displaystyle lambda n lambda n nbsp Damit ergibt sich die Bedingung 1 2 D h l n D h l n 1 D h l displaystyle 1 2 frac Delta h lambda n frac Delta h lambda frac n 1 cdot Delta h lambda nbsp Einzelnachweise Bearbeiten KIT Institut fur Mikrostrukturtechnik Memento vom 5 Februar 2012 im Internet Archive Stichwort Rontgenoptik Abschnitt Rontgengitter Abgerufen von https de wikipedia org w index php title Phasengitter amp oldid 238922907