סריג עקיפה

צילום של נורת כספית (בפנס רחוב) דרך תקליטור (CD). החריצים העדינים על גבי התקליטור משמשים כסריג עקיפה עגול בהעברת האור, וגורמים לפיצול אלומת אור הכספית למרכיבי הספקטרום השונים שלה.

אור לייזר המגיע משמאל פוגע בסריג עקיפה ומתפצל לשלוש אלומות נפרדות.

אור מוחזר מסריג עקיפה גדול במיוחד, ומתפצל לפי צבעי הקשת

באופטיקה, "סריג עקיפה" הוא רכיב אופטי בעל תבנית מחזורית, אשר מפצל אור הפוגע בו לכוונים שונים בתבנית מחזורית (סוג של תופעת עקיפה אופטית). הסריג יכול להיות מיועד לפעולה בהעברה או בהחזרה של האור. זווית הפיזור מהסריג תלויה במרווח הסריג ובאורך הגל של האור הפוגע, ובשל כך יש להם שימושים בספקטרוסקופיה וביצירת אור מונוכרומטי.

דוגמה לסריג עקיפה היא שקופית שעליה דוגמה עדינה של פסים שחורים או חריצים, אשר יכולה לשמש כסריג עקיפה בהעברה ובהחזרה של אור.

העקרונות של סריגי עקיפה נתגלו על ידי ג'יימס גרגורי בניסויים בנוצות ציפורים. הסריגים המלאכותיים הראשונים יוצרו בסביבות שנת 1785 על ידי ממציא מפילדלפיה בשם דיוויד ריטנהאוס באמצעות שערות שהונחו בין שני ברגים בעלי הברגה עדינה.

עקרון פעולה

משוואת הסריג היא הקשר המתמטי בין מרווח הסריג $\ \left(d\right)$, אורך הגל הפוגע $\ \left(\lambda \right)$ וזוויות הפגיעה $\ \left(\theta _{i}\right)$ והפיזור $\ \left(\theta _{m}\right)$ מהסריג.

נתבונן בשתי קרניים סמוכות (בסריג העברה, למשל, הכוונה היא לאור שעובר דרך שני רווחים סמוכים בסריג). כאשר הפרש הדרכים שווה לכפולה של אורך גל שלם, הקרניים יוצרות התאבכות בונה ומחזקות זו את זו, ובמקרה זה נקבל נקודת אור. מעקרון זה נקבל את משוואת הסריג במקרה של זווית פגיעה ניצבת למשטח:

$d\ \sin {\theta _{m}}=m\lambda$

ובמקרה של זווית פגיעה כללית:

$d\left(\sin {\theta _{m}}+\sin {\theta _{i}}\right)=m\lambda$

כאשר m הוא מספר שלם.

לכל m עבורו יש פתרון למשוואה תתאים זווית בה נקבל התאבכות בונה ולכן פיזור (ראה צילום התאבכות לייזר מסריג, עם זוויות המתאימות ל- m=-1,0,1).

אם אלומת אור המורכבת ממספר תדרים פוגעת בסריג, כמו מנורת הכספית בתמונה או אור שמש, אזי האור נשבר כך שלכל אורך גל יהיה פיזור נפרד המתאים למשוואת הסריג.

שימוש המסננים החוסמים

לעתים רק אורך גל אחד רצוי ואת שאר אורכי הגל המתאימים למשוואה נרצה לחסום. נשתמש במסננים חוסמים בכניסה למונוכרומטור אשר נקבעים על ידי הספקטרום הנכנס וגלאי הרגישות.

סריגים בחיי היום-יום ובטבע

כאשר מסתכלים על הצד האחורי של תקליטורים רואים צבעים שונים, הנוצרים מכיוון שהתקליטור הוא למעשה סריג מעגלי.

חלק גדול מהצבעים של נוצות ציפורים אינם צבעים ממש, אלא נובעים מכך שהנוצות בנויות כסריגים.

ריסי העיניים שלנו משמשים כסריג עקיפה גס, כך שאם כמעט נסגור את העיניים כך שמקור אור חזק מכוון לעברנו - נראה את צבעי הקשת.