Эшелетт

Эшеле́тт

Эшелет (франц. echelette, от echelle — лестница), отражательная дифракционная решетка (См. Дифракционная решётка), способная концентрировать дифрагированное излучение в спектре одного порядка (см. Порядок интерференции), ослабляя остальные, в том числе и самый яркий спектр нулевого порядка. Изменения распределения излучения по спектрам и высокой концентрации энергии в узкой спектральной области достигают, вводя дополнительную Разность хода в пределах каждого отдельного штриха, имеющего, как правило, треугольный профиль. Отражательные решётки типа Э. обычно нарезают специальными резцами на металлической поверхности (медь, латунь, алюминий) и используют для наблюдения спектров 5—10 порядков в инфракрасной области. Возможно также создание Э. для видимой и ультрафиолетовой спектральных областей.

Э. представляет собой систему одинаковых зеркальных площадок (рис.) шириной а, плоскости которых параллельны одна другой и образуют с плоскостью заготовки угол i. При падении на Э. параллельного пучка лучей на каждой зеркальной площадке происходит дифракция, как на узкой щели, и пучки, продифрагировавшие на всех площадках, интерферируют. Концентрация энергии излучения в заданном направлении происходит при выполнении следующих условий: 1) направление на нулевой максимум от отдельного зеркального элемента (штриха) совпадает i с направлением на главный дифракционный максимум от всей решётки; 2) направление на спектр нулевого порядка всей решетки совпадает с направлением минимума при дифракции от отдельного зеркального элемента. Первое требование означает, что направление φ из условия максимумов для отражательной решётки d (sinψ + sinφ) = nλ должно совпадать с углом β = —α. Приняв во внимание правило знаков и учитывая соотношения вида φ = i — α и ψ = i + α, получают выражение 2 cos (ψ — i) sini = nλd, позволяющее по заданному углу падения и длине волны λ вычислить угол наклона зеркальной грани i, называемый «углом блеска» и изменяющийся у современных Э. в пределах 5—20°. Второе требование означает, что для спектра нулевого порядка, т. е. при ψ = —φ, рассматриваемое направление должно совпадать с направлением β из условия минимумов при дифракции от отд. зеркального элемента: a(sinα + sinβ) = kλ. Учёт соотношения — β = ψ + i даёт выражение 2sin i cos i = кλ/а, которое при известном профиле штриха i позволяет вычислить его ширину а. Если условия 1-е и 2-е выполняются, максимум отражённой от решётки энергии располагается в направлении φ = 2i — ψ, совпадающем с направлением зеркального отражения от плоскости штриха. Отражательные решётки чаще всего используют в т. н. автоколлимационной схеме, для которой φ = ψ = i. Из условия максимумов для этого случая легко получить длину волны, которой соответствует максимум концентрации энергии: nλ_max = 2d sin i. Область длин волн вблизи λ_max называется областью высокой концентрации энергии в данном порядке спектра n. Современные Э. в спектре одного порядка концентрируют до 70—80% энергии падающего излучения. Использование Э. позволяет создавать спектральные приборы, не уступающие по светосиле лучшим приборам с дисперсионными призмами (См. Дисперсионные призмы). В СССР изготовляют Э. с числом штрихов от 600 на 1 мм для видимой области до 0,3 штриха на 1 мм для далёкой инфракрасной области (длины волн ~500 мкм). Размеры Э. от 100 х 100 мм (100—300 штрихов на мм) до 300 х 300 мм для Э. с 12 и менее штрихами на 1 мм.

Лит.: Пейсахсон И. В., Оптика спектральных приборов, Л., 1975; Нагибина И. М., Интерференция и дифракция света, Л., 1974; Калитеевский Н. И., Волновая оптика, М., 1971.

Л. Н. Капорский.

Схематическое изображение участка поверхности эшелетта и хода лучей, падающих на него и дифрагирующих на нём: а — ширина зеркальной грани штриха; d — постоянная эшелетта; N — нормаль к общей поверхности эшелетта; N' — нормаль к зеркальной грани штриха («угол блеска»); ψ — угол падения лучей на эшелетт; φ — угол дифракции; α — угол падения лучей на зеркальную грань штриха; β — угол дифракции от зеркальной грани штриха.