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:

Eine Verzögerung um beispielsweise eine halbe Wellenlänge \lambda/2 entspricht 180° Phasenverschiebung.

Wirkung

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:

Anwendung

Phasengitter können gegenüber Amplitudengittern diese Vorteile haben:

Auslegung

Phasengitter können beispielsweise darauf ausgelegt sein, Licht einer vorgegebenen Wellenlänge \lambda um eine halbe Wellenlänge \lambda/2 zu verzögern. Hat das Material des Gitters den Brechungsindex n, so müssen die Stege des Gitters höher sein um

{\displaystyle \Delta h={\frac {\lambda }{2(n-1)}}}

Haben die "Stege" des Gitters einen um \Delta n höheren Brechungsindex als die "Spalten" des Gitters, so beträgt die Höhe des Gitters {\displaystyle \Delta h=\lambda /(2\Delta n)}.

Herleitung: Durch das Material ändert sich die Frequenz f  des Lichts nicht gegenüber dem Vakuum. Wegen der auf {\displaystyle c_{n}=c_{0}/n}  reduzierten Phasengeschwindigkeit des Lichts sinkt die Wellenlänge (\lambda =c/f ) im Material auf {\displaystyle \lambda _{n}=\lambda /n}. Damit ergibt sich die Bedingung:

{\displaystyle 1/2={\frac {\Delta h}{\lambda _{n}}}-{\frac {\Delta h}{\lambda }}={\frac {(n-1)\cdot \Delta h}{\lambda }}}.
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Basierend auf einem Artikel in: Wikipedia.de
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Datum der letzten Änderung: Jena, den: 25.04. 2021