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。