תבנית התאבכות של גלים רבים. סריג עקיפה

מקרה חשוב מאוד של התאבכות קרני אור מתממש באמצעות סריג עקיפה. סריג עקיפה הוא לוחית שקופה ועליה מודפסים קווים דקים מקבילים או נשרטים שריטות מקבילות כך שהאור אינו יכול לעבור דרך הקווים או השריטות אלא רק ביניהם. המרחקים בין הקווים (השריטות) קרובים לאורך הגל של האור ועל כן מתרחשת עקיפה של קרני אור. בפועל, משתמשים בסריגים שלכל מילימטר יש להם 50-2000 קווים (שריטות) שזה מתאים למרחקים בין הקווים 20,000 - 500 ננומטרים. (דרך אגב, ניתן להבחין בעקיפת אור תוך שימוש בנוצת ציפור, קורי-עכביש או דיסק  CD שעליהם גם קיימות מערכות קווים מקבילים קרובים זה לזה. עקיפת האור בהם באה לידי ביטוי בשינוי הצבע הנופל עליהם והיווצרות קשת.)

כאשר קרני אור מקבילות נופלות על סריג עקיפה, על כל נקודה שבמסך אחרי הסריג מתאפשרת התאבכות לא של שני גלים קוהרנטיים אלא של מספר הרבה יותר גדול התלוי בצפיפות הקווים על הסריג (בתמונה מטה מתואר רק חלק של הקרניים המתאבכות):

סריג עקיפה

 

איך תשתנה תבנית העקיפה עקב התאבכותן של קרניים רבות?

בלי להביא הוכחות מתמטיות, נדגים רק גרפים של התפלגות עוצמת האור בין שתי נקודות על המסך, כאשר בטווח שבין שתי הנקודות האלה מתאבך האור של מספר משתנה (n) של מקורות קוהרנטיים:

התאבכות מקורות רבים

ההתבוננות בתמונה שלעיל תספק לנו מספר מסקנות:

1. ככל שיותר גדול מספר הגלים המתאבכים, כך יהיו המקסימומים הראשיים יותר גבוהים והמקסימומים השניוניים יהיו יותר קטנים. עבור אינסוף גלים מתאבכים נקבל רק את המקסימומים הראשוניים.

2. ככל שיותר גדול מספר הגלים המתאבכים, כך יהיו המקסימומים הראשוניים יותר צרים.

תופעות אלה גורמות לכך שתהיה תבנית התאבכות שנוצרת ע''י סריג עקיפה, דומה לתבנית העקיפה של חריץ אחד, אבל הפסים הרחבים של עוצמת האור יתפצלו לפסים יותר צרים שעוצמתם "כלואה" בפס הרחב:

תבנית עקיפה של סריג