Wybrane dla Ciebie
Chemiczny  barometr (17 cm)
Chemiczny barometr (17 cm)
124,50 zł 114,50 zł
szt.
Kryształowy pryzmat "Goethe" (6 cm)
Kryształowy pryzmat "Goethe" (6 cm)
56,90 zł
szt.
Pryzmat okienny "Newton" (20 cm)
Pryzmat okienny "Newton" (20 cm)
94,50 zł
szt.
Historia siatek dyfrakcyjnych

 

Pierwsza siatka dyfrakcyjna, czyli jak zbudować siatkę dyfrakcyjną z ludzkiego włosa.

W 1785 r. powstała pierwsza siatka dyfrakcyjna. Jej twórcą był amerykański astronom David Rittenhouse (1732-1796), a sama siatka powstała poprzez nawinięcie pomiędzy dwoma niewielkimi śrubkami ludzkiego włosa. Ta prosta siatka o 4 liniach na mm i wymiarach około 0,8 mm na 75 mm pozwoliła jej twórcy zaobserwować rozczepienie światła, jednak Rittenhouse nie kontynuował badań i zadowolił się jedynie opublikowaniem swoich obserwacji, pozostawiając temat niezbadanym.

Ciekawostką jest, że inspiracją do budowy siatki dyfrakcyjnej był list, który David Rittenhouse otrzymał od Francisa Hopkinsona. Autor listu opisywał jak oglądając przez jedwabną chusteczkę światło ulicznej latarni zobaczył siatkę grubych ciemnych prętów (jak sądził osnowy materiału), które jednak podczas poruszania trzymaną chusteczką pozostawały nieruchome. Nie umiejąc wyjaśnić tego zjawiska poprosił o pomoc swojego kolegę - astronoma i odkrywcę Davida Rittenhouse'a.

Eksperymenty Fraunhofera

Dopiero w 1813 roku siatka dyfrakcyjna ponownie zaistniała w nauce za sprawą niemieckiego fizyka Josepha von Fraunhofera (1787-1826), który zajął się produkcją siatek dyfrakcyjnych na potrzeby swoich eksperymentów. Niezadowolony z jakości siatek plecionych z drucików (chociaż te jego produkcji dochodziły do 12 linii na mm) rozpoczął tworzenie siatek poprzez nacinanie płytek szklanych pokrytych warstwą złota. Jednak i tu spotkał się z technicznymi ograniczeniami, gdyż warstwa złota odchodziła od szkła przy próbach stworzenia siatek drobniejszych niż około 32 linii na mm. Dopiero nacinanie płyty szklanej diamentowym ostrzem pozwoliło na stworzenie siatki o rozdzielczości 302 linii na mm. Oczywiście wymagało to skonstruowania maszyny pozwalającej na precyzyjne odmierzanie tak małych odległości i staranne prowadzenie diamentowego ostrza.

Ciekawostką jest, że do prac nad rozszczepieniem światła popchnęła Fraunhofera konieczność znalezienia źródła światła o homogenicznej, jednolitej barwie, które było niezbędne do kontroli jakości, produkowanych w zarządzanej przez niego fabryce soczewek achromatycznych. Fraunhofer do tego celu użył początkowo pryzmatu, a następnie siatki dyfrakcyjnej. Skończyło się na obserwacji linii emisyjnych sodu, opisie linii absorpcyjnych Słońca (znanych obecnie jako linie Fraunhofera) i szerokich badaniach nad zjawiskiem dyfrakcji światła.

 

Produkcja pierwszych siatek dyfrakcyjnych w Europie

Adolf Norbert i jego Ruling EngineDalszy rozwój produkcji siatek dyfrakcyjnych był związany z rozwojem maszyn grawerskich i dzielących (ruling engines i dividing machines). Były one niezbędne, aby dokładnie odmierzać odległości pomiędzy poszczególnymi rowkami siatki, a następnie precyzyjnie je wycinać. Pierwszą taką maszyną pozwalającą na seryjną produkcję siatek była konstrukcja F.A. Norbert'a. Ten syn zegarmistrza mieszkający w Barth na szwedzkim wówczas Pomorzu skonstruował maszynę, za pomocą której od 1852(6) produkował i sprzedawał siatki dyfrakcyjne składające się z 100 linii o gęstości 222 linii/mm i 444 linii/mm. Jako że maszyna Norberta była obsługiwana ręcznie, a on sam nie miał pomocników podaż siatek była ograniczona.

 

Dodatkowo Norbert produkował siatki dyfrakcyjne niejako przy okazji, gdyż jego głównym obszarem działania była produkcja wzorców do oceny zdolności rozdzielczej mikroskopów, czym zajmował się od 1845 roku. Wzorce te składały się z wygrawerowanych równoległych linii o odstępach od 2,3 do 0,11 mikronów ułożonych w serie 10 do 20 pasków. Obserwacja ich pozwalała na wizualną ocenę zdolności rozdzielczej coraz bardziej popularnych mikroskopów. Siatki dyfrakcyjne były produkowane na tym samym przyrządzie i tą samą metodą co wzorce mikroskopowe.

 

Siatki dyfrakcyjne wracają do Ameryki

Około 1870 roku amerykański astronom i prawnik Lewis Rutherfurd (1816 – 1892) rozpoczął produkcje siatek dyfrakcyjnych w Ameryce. Jego udoskonalona maszyna grawerska produkowała siatki o wymiarach 1,7 x 1,7 cm oraz 4,3 x 4,3 cm i składające się nawet z 680 linii na mm, a ich jakość znacznie przewyższała te produkowane przez Norberta w Europie. Zmiana jakościowa była możliwa dzięki innej budowie maszyny nacinającej, gdzie do pozycjonowania głowicy zastosowano precyzyjne śruby zamiast obrotowego koła.
Warto nadmienić, że w przeciwieństwie do Norberta, który samodzielnie produkował swoje siatki większość siatek produkowanych na maszynie Rutherfurda wyszła spod ręki jego wieloletniego asystenta Daniela Chapmana.

 

Jednak ojcem przemysłowej produkcji siatek dyfrakcyjnych jest amerykański fizyk Henry Rowland, który wprowadził ich produkcję na nowy poziom. Udoskonalił on maszynę do ich produkcji, eliminując większość błędów wynikających m.in. z niedoskonałości stosowanych do przesuwu głowicy śrub. Pozwoliło to na produkcję wysokiej jakości siatek dyfrakcyjnych, które wytwarzał w niespotykanych dotąd rozmiarach nawet 7,5 cali.

 

Siatki dyfrakcyjne holograficzne

W 1969 roku we Francji i pięć lat później w Niemczech opracowano metodę wytwarzania siatek dyfrakcyjnych poprzez naświetlanie światłoczułego materiału za pomocą dwóch wiązek lasera. Krzyżujące się wiązki światła interferują ze sobą tworząc w światłoczułym materiale prążki siatki o sinusoidalnym profilu.

 

Współczesna produkcja siatek dyfrakcyjnych.

Nawet obecnie produkcja siatek dyfrakcyjnych powyższymi metodami jest żmudna i kosztowna. Dlatego wyprodukowane siatki kopiuje się powlekając je żywicą epoksydową, w której odciskają się rowki siatki – matrycy. Utwardzoną żywice oddziela się od matrycy otrzymując jej negatyw, który po odpowiednim spreparowaniu służy do masowej produkcji kopii siatki – matrycy. Otrzymane w ten sposób kopie są w praktyce nie do odróżnienia od odróżnienia od oryginału.

 

Autoreklama:

Nie musisz daleko szukać. Siatki dyfrakcyjne 200, 500 i 1000 linii na mm znajdziesz w naszym sklepie.

 

Więcej informacji o siatkach dyfrakcyjnych znajdziesz u źródeł, czyli:

 

  • N. BROWN, „Ruling Engines, Diffraction Gratings and Wavelength Measurements before the Rowland Era" ANNALS OF SCIENCE, 2015, Vol. 72, No. 1, 28–74,

  • C. N. Brown (2018) "Ruling engines and diffraction gratings before Rowland: the work of Lewis Rutherfurd and William Rogers" Annals of Science, 75:4, 330-360,

  • THOMAS D. COPE, "THE RITTENHOUSE DIFFRACTION GRATING".(Read before the Rittenhouse Astronomical Society during the David Rittenhouse Bicentennial Celebration, April 9, 1932)

  • GEORGE R. HARRISON, "The Production of Diffraction Gratings patrt 1. Development of the Ruling Art" Journal of the OPTICAL SOCIETY of AMERICA , VOLUME 39, NUMBER 6 JUNE, 1949

  • Carl G. Chen and Mark L. Schattenburg, "A Brief History of Gratings and the Making of the MIT Nanoruler"

  • THOMAS C. MENDENHALL., "BIOGRAPHICAL MEMOIR of HENRY AUGUSTUS ROWLAND".

  • G. L'E. TURNER, M.A., M.Sc, A.Inst.P., "The contributions to science of Friedrich Adolph Nobert"

 

 

Bestsellery
Najpopularniejsze wśród naszych klientów:
Papier słoneczny (cyjanotypia)
Papier słoneczny (cyjanotypia)
49,90 zł
Chemiczny  barometr (17 cm)
Chemiczny barometr (17 cm)
124,50 zł 114,50 zł
szt.
Maszyna parowa do samodzielnej budowy
Maszyna parowa do samodzielnej budowy
174,50 zł
szt.
Wirujący Dysk Eulera o wadze 400 gram
Wirujący Dysk Eulera o wadze 400 gram
189,50 zł
Okulary odwracające obraz
Okulary odwracające obraz
239,00 zł
szt.
do góry
Sklep jest w trybie podglądu
Pokaż pełną wersję strony
Sklep internetowy Shoper.pl