Un reticolo di diffrazione è una struttura periodica che separa le componenti spettrali della luce tramite interferenza. Può essere formato da molte fenditure parallele, da scanalature incise su una superficie riflettente o da una modulazione periodica dell’indice di rifrazione.
Il parametro geometrico fondamentale è il passo d, cioè la distanza tra due fenditure o righe adiacenti. Quando un’onda illumina il reticolo, i contributi provenienti da elementi periodici diversi interferiscono costruttivamente solo in direzioni ben precise.
Equazione del reticolo
Per incidenza normale, i massimi principali soddisfano:
dove \theta_m è l’angolo del massimo di ordine m, \lambda è la lunghezza d’onda e m è un intero. Lunghezze d’onda diverse vengono deviate ad angoli diversi, quindi il reticolo separa spettralmente la radiazione.
Nel caso generale, con angolo di incidenza \theta_i, la forma dipende dalla convenzione geometrica adottata. Una scrittura comune per reticoli in trasmissione è:
La condizione di massimo nasce da una differenza di cammino pari a un multiplo intero della lunghezza d’onda.
Dispersione e potere risolutivo
Il potere risolutivo di un reticolo con N fenditure illuminate, al massimo di ordine m, è:
Questa relazione mostra perché reticoli con molte righe illuminate distinguono meglio lunghezze d’onda vicine. La separazione angolare dipende invece dalla dispersione: a parità di geometria, ordini più alti e passi più piccoli aumentano la capacità di separare i colori, ma riducono l’intervallo spettrale utilizzabile senza sovrapposizione tra ordini.
Nei reticoli reali contano anche efficienza, polarizzazione, profilo delle righe, ordine di blaze, qualità superficiale e dimensione del fascio incidente. Il massimo teorico può essere poco intenso se l’energia è distribuita in ordini non utili.
Applicazioni e cautele
I reticoli sono usati in spettrometri, monocromatori, strumenti astronomici, laser, sensori ottici e sistemi di misura di lunghezze d’onda. Rispetto a un prisma, un reticolo offre dispersione più controllabile e una descrizione più direttamente legata alla periodicità geometrica.
Un errore comune è confondere il reticolo con una singola fenditura. La fenditura produce un inviluppo di diffrazione; il reticolo produce massimi stretti dovuti all’interferenza di molte aperture periodiche. Nei dispositivi reali i due effetti coesistono: l’inviluppo della singola fenditura modula l’intensità dei massimi del reticolo.
Vedi anche: Diffrazione, Interferenza, Legge di Bragg.