回折格子

定義

非常に細かい間隔で多数のすきま（または線）が規則正しく並んだ装置で、光を回折させて干渉による明暗の模様をつくるもの。

光の波としての性質を利用して、波長ごとに光を分けることができる。

イメージ

細いすきまが1本だけあると光は広がる（回折する）が、回折格子ではそれがたくさん並んでいる。

それぞれのすきまから出た光が重なり合うことで、特定の方向だけ強め合い、明るい線（明線）がはっきり現れる。

つまり、「たくさんのすきまから出た波がそろう方向だけ光が強くなる装置」と考えるとよい。

数式

明線ができる条件は次の式で表される。

\[d \sin \theta = m\lambda\]

\(d\)：格子間隔（m）
\(θ\)：回折角（rad または °）
\(m\)：回折の次数（\(0, 1, 2, …\)）
\(λ\)：波長（m）

この式は、「隣り合うすきまから出た光の道のりの差が \(m\lambda\) になるときに強め合う」ことを意味する。

ポイント

• すきまの数が多いほど、明線は鋭くはっきりする
• 波長が長いほど、大きな角度に広がる
• \(m = 0\) は中央の明線、\(m = 1, 2 …\) は左右に対称に現れる