質問

「回折格子を通ったたくさんの光は干渉し、距離Lだけ離れた前方のスクリーンに干渉縞を作る。回折格子の正面の点をOとし、回折格子からでる光のうちOに向かう向きから角θだけずれた方向に向かう光を考える。この光の向かう点をQとし、OQ=Xとする。ここで回折格子格子間隔に対して回折格子からスクリーンまでの距離はきわめて大きいので、回折格子を通過してQに進む光は全部平行に進むと考えてしまってよい。」と習ったのですが「Oに向かう向きから角θだけずれた方向に向かう光」はどれもそれぞれに対して平行なんだから点Qにあつまるなんてことはないのではないでしょうか??また回折格子のスリットとはでっぱっているところとへこんでいるところのどちらのことですか??またそのへこんでいるところからはなぜ光がでないのでしょう??長くなってしまいました・・ごめんなさい・・よろしくお願いします!!

通報する

回答 (4件)

>ここで回折格子格子間隔に対して回折格子からスクリーンまでの距離はきわめて大きいので
----
これが、ミソですが、正しくは、「回折格子の大きさに対して、格子とスクリーンの距離が・・・」と書くべきです。無限遠と似たような話で説明できると言いたいのでしょう。
あなたの疑問はもっともです。説明が悪すぎるような気がします。
ボルンの教科書には、レンズで一点に集める図が書いてあります。凸レンズの役割は、無限に遠い場所での光の強度分布を、焦点の位置で縮小して見せているともいえます。レンズでは、平行光は一点に集まるけれど、違う角度でレンズに入った光は、違う場所に進むことは、分かりますね。

普通の教科書には、回折格子は反射型の絵しか描いてありませんが、世の中には、透過型回折格子といって、障子のサンまたばブラインドシャッターのようなものもあります。その場合のスリットとは、透明な部分のことです。透過型回折格子は、透明な部分は何もない素通しにできますから、ものがあると透過できない真空紫外や軟X線の分光にも使います。真空紫外や軟X線には使えませんが、透過型回折格子の簡単なものは自分でも作れます。工夫して見て下さい。

この回答へのお礼

とてもわかりやすかったです!!ありがとうございました!!またよろしくおねがいします!!

いまだに背景がよくわからないのですが、何を説明している図の話なのでしょうか?

>角θだけずれた方向に向かう光が点Qに集まっている
それであれば、干渉縞という訳ではないことになります。
干渉縞とは明るいところ暗いところのある縞模様を言います。

回折格子の場所の一つで回折された光ではなく、回折格子のどの場所からの光もという話であれば、それぞれが角度θで回折する以上は別の場所に進むことになります。
レンズの働きをする回折格子(単純な格子ではなくなり、同心円上の格子形状となります)であれば、図に書かれているように完全に一点に集光します。
一つの可能性としてそういう説明文章である可能性もあるわけです。

しかし、ここでその図がどんな状況で何を説明するために出てきたのかが重要です。

たとえば、単純な規則的な回折格子の現象の説明で、スクリーンまでの距離Lを遠くに置き、ホログラムの各位置から出てきた光が点Qで干渉し合う様子を式に表したとします。
そして、距離Lを無限大にすると、無限遠の点に集まる光線は完全な平行光線(角度θで進む平行光線)となりますので、そういった説明である可能性もあります。

つまりですね、ご質問の背景がわからないとこれ以上説明のしようがなのです。
ご質問者が学生さんで授業で出てきた話であれば、何の授業でどんなことを学ぶ部分で出てきた説明なのかなど、基本的な背景がわかりましたら、もう少し説明できるかと思います。

この回答へのお礼

詳しい解説をありがとうございました!!また次回もよろしくおねがいします!!

少しお話の背景がわからないので、何とも応えようがないのですが、

1)お話の内容からすると「透過型」回折格子のことでしょうか?
2)前方のスクリーンに干渉縞を作る。
 回折せずに進む0次光と回折した1次光とで干渉縞を作るという意味でしょうか?
3)あとこの回折格子の種類が単純な等間隔の格子で出来た回折格子ですか?

以上が全てYesであると考えてお答えしますね。異なる場合は答えも変わります。

さて、回折格子の中心をいま仮にPとしましょう。このP点からスクリーン上のO点までの直線POの方向が入射光の方向に等しいとしましょう。
すると、0次光(回折しない光)はPOの方向に進みます。
回折する光はそれより異なる別のスクリーン上の点Qと回折格子P点を通る直線PQ方向に進むとします。(これは回折の式からそのような点Qは求められますね)
POとPQのなす角度はθとします。

さて、ご質問にある、

>格子間隔に対して回折格子からスクリーンまでの距離はきわめて大きいので、回折格子を通過してQに進む光は全部平行に進むと考えてしまってよい

は何を言いたいのか私にもわかりません。
また、
「Oに向かう向きから角θだけずれた方向に向かう光」はどれもそれぞれに対して平行なんだから点Qにあつまるなんてことはないのではないでしょうか?
はその通りです。
回折した光のうち点Qに到達するのは、回折格子の点Pを通過した光だけです。
全部平行に進みます。(先の仮定3)が成り立つならば)

あと、透過型回折格子の凸と凹のどちらというご質問ですが、これはどちらもです。
重要なのは凸と凹のピッチです。
凸から次の凸までの間隔と凹から次の凹までの間隔は等しいはずです。
この間隔が格子間隔になります。

では。

この回答への補足

「前方のスクリーンに干渉縞を作る。
 回折せずに進む0次光と回折した1次光とで干渉縞を作る」という意味ではなくて、角θだけずれた方向に向かう光が点Qに集まっている図が説明の側に書かれているんです・・

>平行なんだから点Qにあつまるなんてことはないのではないでしょうか??
「平行に進むと考えてしまってよい。」とあります。この言葉には、「本当は平行ではないけれど、ほとんど平行だから、平行と考える」というニュアンスが含まれます。
例えば、三辺が1mm,1km,1kmの長さの二等辺三角形があるとします。2つの等辺は本当は平行ではありません。しかし、実際に書いてみると、ほとんど平行に見えます。そんな雰囲気です。

>回折格子のスリットとはでっぱっているところとへこんでいるところのどちらのことですか?
自信がないので、詳しい事は専門の方に任せます。

スリットはgooの国語辞典に
(2)光や電子の流れを絞る細いすき間。細隙(さいげき)。
とあるから、光が通過できる部分のことだと思います。
へこんでいるところから、光が通過できないのなら、スリットはでっぱっているところでしょうか?
でも、回折格子って傷の有無だったような・・・

この回答へのお礼

ありがとうございました!!無事解決しました!!またよろしくおねがいします!!

このQ&Aは役に立ちましたか?1 件

お探しのQ&Aが見つからない時は、教えて!gooで質問しましょう!

新しく質問する

注目の記事

おしトピアプリ登場記念!コメントで最大1万円分のギフト券があたる!

話題のトピックにさくっとコメントできる「おしトピ」にAndroid版アプリに続きiPhoneアプリも登場! どちらかのアプリをダウンロードして指定のオーダーにコメントした方に抽選で最大1万分のアマゾンギフト券をプレゼント! フジテレビ出身のフリーアナウンサー長谷川豊氏の質問にも回答受付中!

このQ&Aを見た人が検索しているワード


新しく質問する

このカテゴリの人気Q&Aランキング

毎日見よう!教えて!gooトゥディ