¿Qué es una Rejilla de Difracción?
La rejilla de difracción es un elemento óptico fabricado sobre un sustrato de vidrio con finas ranuras espaciadas uniformemente. Cuando se irradia luz sobre una rejilla de difracción, el efecto de las ranuras es difractar la luz, permitiendo que la luz incidente se divida según la longitud de onda. Existen tipos transmisivos, reflectantes y soldados. Cada uno tiene una estructura ligeramente diferente y, por tanto, un rendimiento espectral distinto.
La rejilla de difracción permite extraer luz de una determinada longitud de onda, por lo que se utilizan en monocromadores, que emiten luz de una sola longitud de onda, y policromadores, que emiten luz de una gama fija de longitudes de onda.
Usos de la Rejilla de Difracción
La rejilla de difracción tiene finos surcos en su superficie y posee la propiedad espectroscópica, por la que la luz que incide sobre ella se divide en diferentes longitudes de onda. Estas rejillas se utilizan en dispositivos que aprovechan esta propiedad para controlar la longitud de onda de la luz.
Por ejemplo, se utilizan en monocromadores, que emiten una sola longitud de onda, y policromadores, que emiten una longitud de onda de anchura fija. También se utilizan en espectrofotómetros para observaciones astronómicas, en diversos analizadores espectroscópicos de las ciencias naturales y en equipos de fabricación y control de calidad de productos farmacéuticos y químicos.
Principio de la Rejilla de Difracción
La rejilla de difracción es un sustrato de vidrio sobre el que se deposita un metal, como el aluminio, y se graba con un gran número de líneas paralelas: de 15 000 a 30 000 para la luz ultravioleta a visible y de 15 000 a 25 000 para la luz infrarroja. Estos surcos dispersan la luz incidente, produciendo franjas de interferencia. Como resultado, la luz incidente puede dividirse espectralmente según la longitud de onda.
Las rejillas de difracción se utilizan en muchos analizadores espectrométricos porque tienen una resolución luminosa superior a la de los prismas y muestran la misma dispersión en todas las longitudes de onda. Los prismas están hechos de vidrio óptico y utilizan diferentes índices de refracción para diferentes longitudes de onda de la luz para lograr la dispersión. La rejilla de difracción, en cambio, utiliza el hecho de que la dirección de difracción de la luz incidente se difracta de forma diferente según la longitud de onda de la luz para dispersarla.
El principio básico de la rejilla de difracción se ilustra en el siguiente diagrama. La rejilla de difracción utiliza el fenómeno de difracción de la luz. La luz que incide en una rendija fina S0 se difracta en diferentes direcciones con S0 como fuente de ondas. La rejilla de difracción contiene ranuras y otras estructuras (S1, S2,…) correspondientes a estas rendijas. o G1, G2,…) a intervalos iguales (en forma de rejilla). La luz emitida o reflejada por las ranuras provoca interferencias. La luz emitida o reflejada por las ranuras interfiere entre sí. La luz que interfiere en la dirección angular del ángulo de emisión o de reflexión de forma que la diferencia de camino óptico entre ranuras adyacentes sea un múltiplo par de media longitud de onda (un múltiplo entero de la longitud de onda) se refuerza mutuamente, mientras que la luz que interfiere en la dirección angular de forma que la diferencia de camino óptico sea un múltiplo impar de media longitud de onda (un múltiplo entero de la longitud de onda) se debilita mutuamente. Utilizando este principio, se puede dividir la luz en longitudes de onda y extraer cada una de ellas.
Existen dos tipos de rejillas de difracción: original y réplica. Las rejillas de difracción originales son difíciles y caras de fabricar, ya que deben ser especialmente precisas. Las rejillas de difracción se pueden fabricar en grandes cantidades a partir de la rejilla original, por lo que son más baratas y su uso está más extendido.
Tipos de Rejilla de Difracción y Puntos a Tener en Cuenta al utilizarlas
Existen dos tipos principales de rejilla de difracción. Una transmite la luz y la otra la refleja. Las rejillas de transmisión, que transmiten luz, se utilizan con menos frecuencia, ya que requieren transparencia en una amplia gama de longitudes de onda, pero a menudo se emplean en entornos educativos como demostración sencilla de espectroscopia de luz natural, por ejemplo. Otro tipo de rejilla de difracción, la rejilla de reflexión, es una superficie metálica en la que se graba una rejilla, y esta rejilla de difracción se utiliza principalmente en espectrofotómetros donde se requiere precisión.
Al manipular la rejilla de difracción, se debe tener cuidado para evitar la contaminación. Por ejemplo, manipular la rejilla de difracción con las manos sin protección puede hacer que componentes como el sebo se adhieran a la rejilla y reduzcan su rendimiento, también, el agua puede adherirse a la rejilla de difracción en entornos propensos a la condensación, lo que puede degradar sus propiedades ópticas. Además, al manipular luz intensa, como la luz láser, es necesario comprobar previamente el comportamiento de difracción y conocer la dirección en la que vuela la luz para que no irradie a las personas.