Optikte kırınım ağı, ışığın kırınım yolu ile farklı yönlerdeki hüzmelere dağılmasını sağlayan periyodik bir optik alettir. Buz hüzmelerin yönü ağın periyoduna ve gelen ışığın dalga boyuna bağlıdır.

Kırınım ağlarının temel prensipleri ilk kez 17. yüzyılda astronom James Gregory tarafından keşfedilmiştir.^[1] David Rittenhouse ilk kırınım ağını 1785'te üretmiştir.^[2] Kırınım ağları günümüzde lazerler, hologramlar ve spektrometreler gibi birçok optik aygıt ve üründe kullanılmaktadır. CD ve DVD gibi optik disk'lerdeki ışık yansımaları kırınım ağlarının etkilerine örnek gösterilebilir.

Temel prensipleri[değiştir | kaynağı değiştir]

Kırınım ağlarının temeli girişim ve kırınım ilkelerine dayalıdır. Huygens-Fresnel ilkesi ilerleyen bir dalga cephesinin her noktasının bir noktasal dalga kaynağı olarak görülebileceğini öne sürer; dalganın sonraki bir pozisyondaki cephesi bu kaynaklardan çıkan dalgaların yapıcı ve yıkıcı girişimi ile elde edilebilir. Kırınım ağlarındaki periyodik yapılar ise geçirgen veya yansıtıcı olabilir. Bu ağlardan yansıyan veya geçen ışığın kırınım sonucu oluşturduğu dalgalar ağın periyoduna ve ışığın havadaki dalga boyuna göre yapıcı veya kırıcı girişim yapar. Işığın dağılma özelliği sonucu farklı ayrık dalga boyları için farklı açılarda hüzmeler oluşur.^[3][4]

Kırınım ağlarının çalışma prensibi kırınım ağı formülü ile özetlenebilir:

${\displaystyle sin\theta _{i}+sin\theta _{m}=m{\frac {\lambda }{d}}}$

Bu formülde ${\displaystyle \theta _{i}}$ ağa gelen düzlem dalganın geliş açısı, ${\displaystyle \theta _{m}}$ ise dağılma açısıdır. ${\displaystyle \lambda }$ ve ${\displaystyle d}$ ise sırasıyla ışığın dalga boyunu ve ağın periyodunu gösterir. ${\displaystyle m}$ katsayısı ise sadece tam sayı değerler alır ve kırınımın mertebesini belirtir. Sıfırıncı mertebede herhangi bir kırınım gözlenmez.^[3]

Kırınımın mertebesi yükseldikçe ışığın yoğunluğu azalır. Buna karşın daha yüksek mertebelerdeki dalga boyları birbirinden daha kolay ayırt edilebilir; bu durum açısal dağılma olarak nitelendirilmektedir. Açısal dağılma,

${\displaystyle {\mathcal {D}}={\frac {d\theta _{m}}{d\lambda }}={\frac {m}{dcos\theta _{m}}}}$

şeklinde ifade edilebilir. Kırınım ağının çözünüm gücü ${\displaystyle {\mathcal {R}}}$ ise kırınım mertebesi ile periyodik yapı sayısının çarpımına denk düşer.^[3]

Genellikle kırınım ağları yansıma veya geçirme prensipleri ile çalışır. Geçirgen ağlar ise genlik ağları ve faz ağları olarak ikiye ayrılır: genlik ağlarda opak, faz ağlarında ise transparan periyodik yarıkların kullanılması ile ışığın modülasyonu gerçekleşir.^[3][4] Yansıtıcı ağlar genellikle alüminyumun termal buharlaştırılma ile cam yüzeye çökeltilmesi ile üretilir.^[4] Kırınım ağları aynı zamanda transparan bir malzemedeki kırınım indisinin periyodik bir şekilde değiştirilmesi ile de elde edilebilir; bu ağlar holografik hacim ağları olarak bilinmektedir.^[5]

Galeri[değiştir | kaynağı değiştir]

• 
  Bir CD-ROM'da kırınım sonucu oluşan gök kuşağı deseni
• 
  Bir kırınım ağından geçen ampul ışığı
• 
  Argon lazerinin bir yansıtıcı kırınım ağı ile dağılması
• 
  Bir faz kırınım ağı
• 
  Endüstriyel üretim kırınım ağları
• 
  Bir kırınım ağındaki yarıklar

Ayrıca bakınız[değiştir | kaynağı değiştir]

• Fotonik kristal
• Fourier optiği
• Fraunhofer kırınımı

Kaynakça[değiştir | kaynağı değiştir]

Bibliyografi

• Pedrotti, Frank L.; Pedrotti, Leno M.; Pedrotti, Leno S. (2006). Introduction to Optics (İngilizce) (3 bas.). Pearson. ISBN 9780131499331. 
• Saleh, Bahaa E. A.; Teich, Malvin C. (1991). Fundamentals of Photonics (İngilizce). John Wiley & Sons. ISBN 9780471839651. 

Dış bağlantılar[değiştir | kaynağı değiştir]

Wikimedia Commons'ta kırınım ağları ile ilgili ortam dosyaları bulunmaktadır.

• Kırınım ağları notları (İngilizce) 19 Nisan 2021 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi.
• Kırınım ağları (İngilizce)