回折格子ってなに?わかりやすく解説

この記事では波動の分野で学ぶ「回折格子」についての原理原則を解説していきます。

回折格子はヤングの実験と同様に「光の性質」を理解するために行われた実験で、その名の通り「光の回折性」を知るための実験です。

  • これから物理を学ぶ高校生
  • 物理を得点源にしたい受験生

に向けて、できるだけ噛み砕いてわかりやすく解説していきますので、ぜひ最後まで楽しんで学んでいきましょう!

回折格子とは

回折格子とはガラス板に数百本から数千本の細かい溝を刻んだもので、ガラス板に光を当てることで傷のついた部分は光が透過せず、傷のついていない平らな部分を光が通過することで干渉縞がスクリーンに映し出されるというものです。

原理はヤングの干渉実験と全く同じです。ここから先は回折格子の干渉条件を解説していきますが、まずはヤングの干渉実験の記事を読んでから本文を読み進めてもらうとより理解がしやすくなります。以下にヤングの干渉実験の記事を載せておきます。

【合わせて読みたい】

ヤングの干渉実験ってなに?わかりやすく解説してみた

 

回折格子の公式

まず回折格子の強めあい・弱めあいの条件を学んでいきましょう。格子と格子の感覚をdとした時、以下の条件の時に強めあい(弱めあい)ます。

 

回折格子の干渉条件

強め合う時:dsin\theta=m\lambda
弱め合う時:dsin\theta=(m+\frac{1}{2})\lambda

m=1,2,3,\cdots

 

では、公式の導出過程を学んでみましょう。

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回折格子の公式を導出してみよう

回折格子の導出過程はヤングの干渉実験と全く同じパターンです。隣り合うスリットとスリットを通過する光の光路差を光の干渉条件に当てはめればOKです。

光路差は図のようにdsin\thetaとなります。

あとはこれを光の干渉条件に当てはめればOKですね。

強め合う時:dsin\theta=m\lambda
弱め合う時:dsin\theta=(m+\frac{1}{2})\lambda

まとめ

回折格子の原理原則がしっかりと理解できるまで、繰り返し記事を読み込んでください。読み込んで理解できたら、知識を定着させるために問題集などで例題も解いてみましょう。

では、最後まで読んでいただきありがとうございました!


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