Aplicaciones de las rejillas de difracción En la figura 38.15 se muestra m uestra un dibujo esquem ático de un aparato simple que se usa para medir ángulos en un patr ón de difracción. Este aparato es un espectrómetro de rejilla de difracción. La luz
a analizar pasa a través de una rendija, y un haz colimado de luz incide sobre la rejilla. La luz difractada deja la rejilla a ángulos que satisfacen la ecuaci ón 38.7, y se usa un telescopio para ver la imagen de la rendija. La longitud de onda se puede determinar al medir los ángulos precisos a los que aparecen las imágenes de la rendija para los diferentes órdenes.
Espectroscopia atómica El espectrómetro es una herramienta útil en la espectroscopia atómica, en la que se analiza la luz de un átomo para encontrar las longitudes de onda componentes. Dichas longitudes de onda componentes se utilizan para identificar el átomo. En el capí tulo tulo 42 se investigaran los espectros atómicos. Válvula de luz de rejilla Otra aplicación de las rejillas de difracción es la válvula de luz de rejilla (GLV, grating light value), que puede competir en el futuro cercano de la video proyecci ón con los dispositivos de micro espejo digital (DMD) explicados en la secci ón 35.4. Un GLV es un microchip de silicio ajustado con un arreglo de cintas de nitruro de silicio paralelas recubiertas con una capa delgada de aluminio (figura 38.16).
Una pequeña porción de una válvula de luz de rejilla. Las cintas reflectoras
alternas
a diferentes niveles act úan como una rejilla de difracción, que ofrece control de muy alta rapidez de la direcci ón de la luz hacia un dispositivo de despliegue digital.
Cuando se aplica un voltaje entre una cinta y el electrodo en el sustrato de silicio, una fuerza eléctrica jala la cinta hacia abajo, más cerca del sustrato. Cintas alternas se pueden bajar, mientras que las que est án en medio permanecen en una configuración elevada. Como resultado, el arreglo de cintas act úa como una rejilla de difracción tal que la interferencia constructiva para una longitud de onda particular de luz se puede dirigir hacia una pantalla u otro sistema de despliegue óptico. Al usar tres de tales dispositivos (cada uno para luz roja, azul y verde), es posible un despliegue a todo color. Un GLV tiende a ser m ás simple de fabricar y a tener mayor resolución que un DMD comparables. Por otra parte, los DMD ya hicieron su entrada en el mercado. Sera interesante observar esta competencia de tecnologí a en años futuros.
Holografia Otra interesante aplicacion de las rejillas de difraccion es la holografía, la producción de imagenes tridimensionales de objetos. La fisica de la holografia la desarrollo Dennis Gabor (19001979) en 1948 y resulto en el Premio Nobel de Fisica para Gabor en 1971. El requisito de luz coherente para la holografia demoro la realizacion de imagenes holográficas a partir del trabajo de Gabor hasta el desarrollo de los laser en la decada de 1960. La figura 38.17 muestra un holograma y el caracter tridimensional de su imagen. Observe en particular la diferencia en la vista a traves de la lupa en las figuras 38.17a y 38.17b.
La figura 38.18 muestra como se hace un holograma. La luz del laser se divide en dos partes mediante un espejo medio-plateado en B. Una parte del haz se refleja en el objeto a fotografiar e incide una pelicula fotografica ordinaria. La otra mitad del haz diverge mediante la lente L2, se refleja de los espejos M 1 y M2, y por ultimo incide en la pelicula. Los dos haces se traslapan para formar un patron de interferencia extremadamente complicado sobre la pelicula. Tal patron de interferencia se puede producir solo si la correspondencia de fase de las dos ondas es constante en todas las partes de la exposicion de la pelicula. Esta condicion se satisface al iluminar la escena con luz que pasa a traves del orificio de un alfiler o con radiacion laser coherente. El holograma registra no solo la intensidad de la luz dispersada del objeto (como en una fotografia convencional), sino tambien la diferencia de fas e entre el haz de referencia y el haz dispersado del objeto. Debido a esta diferencia de fase, se forma un patron de interferencia que produce una imagen en la que se guarda toda la informacion tridimensional disponible desde la perspectiva de cualquier punto en el holograma. En una imagen fotografica normal se usa una lente para enfocar la imagen de modo que cada punto en el objeto corresponda a un solo punto en la pelicula. Observe que en la figura 38.18 no se usa lente para enfocar la luz en la pelicula. Por lo tanto, la luz desde cada punto en el objeto alcanza todos los puntos en la pelicula. Como resultado, cada region de la pelicula fotografica en la que se registra el holograma contiene informacion acerca de todos los puntos iluminados sobre el objeto, lo que conduce a un resultado notable: si una pequena seccion del holograma se corta de la pelicula, ¡la imagen completa se puede formar a partir del pedazo pequeno! (La calidad de la imagen se reduce, pero toda la imagen esta presente.) Un holograma se ve mejor al permitir que luz coherente pase a traves de la pelicula revelada conforme uno mira atras a lo largo de la direccion desde donde viene el haz. El patron de interferencia en la pelicula actua como una rejilla de difraccion. La figura 38.19 muestra dos rayos de luz que inciden y pasan a traves de la pelicula. Para
Diagrama de un espectrometro de rejilla de difraccion. El haz colimado incidente en la rejilla se dispersa en sus diferentes longitudes de onda componentes, con interferencia constructiva para una longitud de onda particular que se presenta con los angulos
ubrillante que
satisfacen la ecuacion d sen
ubrillante _
ml, donde m _ 0,
1,
2, . . .
