回折格子による回折

🧠 回折格子optical grating 回折格子（optical grating）optical grating（回折格子） は多数の等間隔のスリットからの波を干渉させ、波長ごとに鋭い方向へ分離する。

多数の溝による干渉

隣接スリット間の光路差 path difference 光路差（path difference） path difference（光路差） が整数倍の波長になる方向で主極大 principal maximum 主極大（principal maximum） principal maximum（主極大） が生じる。スリット数が多いほどピークは狭くなる。

flowchart TD
  A["多重スリットへ光が入射"]
  B["隣接光に<span class='jp-term jp-term-diagram' title='path difference'>光路差</span>発生"]
  C["波長別の<span class='jp-term jp-term-diagram' title='principal maximum'>主極大</span>へ分離"]
  A --> B
  B --> C

回折格子の式

$d$は格子間隔 grating spacing格子間隔（grating spacing） grating spacing（格子間隔）、$m$は回折次数 diffraction order回折次数（diffraction order） diffraction order（回折次数）。最大次数maximum order 最大次数（maximum order）maximum order（最大次数） は$|sinθ|≤1$で制限される。

波長を分離する仕組み

主極大principal maximum 主極大（principal maximum）principal maximum（主極大） の角度は回折条件から決まり、その波長分離を利用して吸収スペクトルabsorption spectrum吸収スペクトル（absorption spectrum）absorption spectrum（吸収スペクトル）を測定できる。

• 高次higher order 高次（higher order）higher order（高次） ほど角分散 angular dispersion 角分散（angular dispersion） angular dispersion（角分散） は大きいが、異なる次数の重なりに注意する。
• 溝密度groove density 溝密度（groove density）groove density（溝密度） が高いほど$d$は小さく、同じ波長の回折角は大きくなる。
• 分解能は概ね$R=mN$で、$N$は照明されたスリット数である。

医学・測定への応用

分光器spectrometer 分光器（spectrometer）spectrometer（分光器） で吸収・発光スペクトルemission spectrum 発光スペクトル（emission spectrum）emission spectrum（発光スペクトル） を波長分離する中心素子である。波長ごとの情報を分離・再構成する光学計測 measuring 計測（measuring） measuring（計測） は、分光OCTspectroscopic optical coherence tomography (spectroscopic OCT) 分光OCT（spectroscopic optical coherence tomography (spectroscopic OCT)）spectroscopic optical coherence tomography (spectroscopic OCT)（分光OCT） や高分解能 high resolution, HR 高分解能（high resolution, HR） high resolution, HR（高分解能） 画像形成にも応用される。¹²

まとめ

• 回折格子optical grating 回折格子（optical grating）optical grating（回折格子） は多数の等間隔のスリットからの波を干渉させ、波長ごとに鋭い方向へ分離する。
• 高次higher order 高次（higher order）higher order（高次） ほど角分散 angular dispersion 角分散（angular dispersion） angular dispersion（角分散） は大きいが、異なる次数の重なりに注意する。
• 分光器spectrometer 分光器（spectrometer）spectrometer（分光器） で吸収・発光スペクトルemission spectrum 発光スペクトル（emission spectrum）emission spectrum（発光スペクトル） を波長分離する中心素子である。