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2023-11-08T14:39:11Z

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'''Phasengitter''' sind optische [[Optisches Gitter|Beugungsgitter]], welche die [[Phasenwinkel|Phase]] der durchlaufenden Lichtwelle beeinflussen.

Ideale Phasengitter sind vollständig [[Transparenz (Physik)|durchsichtig]], an den Gitterstegen wird das Licht aufgrund des [[Brechungsindex]]es des Materials verzögert. Varianten:
* Material ist an Stegen dicker oder hat einen geänderten Brechungsindex
* Übergänge zwischen Stegen und Spalten sind sprunghaft oder fließend
* Gitter ist durchsichtig ([[Transmissionsgitter]]) oder reflektiert ([[Reflexionsgitter]]).
Eine Verzögerung um beispielsweise eine halbe [[Wellenlänge]] <math>\lambda/2</math> entspricht 180° [[Phasenverschiebung]].

== Wirkung ==
[[Datei:PhaseGrating Transmission Small.jpg|miniatur|Transmissions-Phasengitter (Gitterkonstante 1 µm). Das Gitter liegt auf einer Tischkante und wird von unten beleuchtet (Taschenlampe mit 3 LEDs).]]
[[Datei:PhaseGratingAndTalbotEffect.jpg|miniatur|Eigenbau-Phasengitter mit Gitterkonstante 2 mm (zur Sichtbarkeit von hinten beleuchtet, oben) und erzeugter Talbot-Effekt (gepunktete Lichtzeile; unten)]]

Phasengitter sind durchsichtig und deshalb nicht gut sichtbar. Die Beugung (wie an jedem [[Optisches Gitter|optischem Gitter]]) kann jedoch ausgenutzt werden:

* Ein dünner monochromatischer Laserstrahl wird in mehrere Richtungen aufgeteilt.

* Für bessere Ergebnisse stellt man hinter das Gitter eine (Sammel-)[[Linse (Optik)|Linse]] und in den Brennpunkt der Linse einen Beobachtungsschirm. Die Linse gruppiert dann Lichtstrahlen nach ihrem Ablenkwinkel. Das benötigt einen hinreichend parallelen Lichtstrahl, erlaubt aber breitere Strahlen und gröbere Gitter.

* Bei sehr groben Gittern können die geringen Ablenkwinkel mit dem [[Talbot-Effekt]] dargestellt werden.

== Anwendung ==
Phasengitter können gegenüber [[Amplitudengitter]]n diese Vorteile haben:
* Energie: Die Lichtstärke bleibt voll erhalten.
* Fertigung: Phasengitter können z. B. aus einer stehenden Welle (Ultraschall, Licht) bestehen. Die Welle modifiziert den Brechungsindex des Mediums. Ein Beispiel sind [[Akustooptischer Modulator|Akustooptische Modulator]]en.
* Röntgen: Röntgenstrahlen werden von keinem Material perfekt absorbiert. Deshalb sind die Stege in Amplitudengittern niemals perfekt absorbierend. Phasengitter dagegen lassen sich gut fertigen<ref>{{Webarchiv|url=http://www.imt.kit.edu/236.php |wayback=20120205131415 |text=KIT Institut für Mikrostrukturtechnik }}, Stichwort "Röntgenoptik", Abschnitt Röntgengitter</ref>.

== Auslegung ==
Phasengitter können beispielsweise darauf ausgelegt sein, Licht einer vorgegebenen Wellenlänge <math>\lambda</math> um eine halbe Wellenlänge <math>\lambda/2</math> zu verzögern. Hat das Material des Gitters den Brechungsindex <math>n</math>, so müssen die Stege des Gitters höher sein um
:<math>\Delta h = \frac{\lambda}{2 (n-1)}</math>

Haben die "Stege" des Gitters einen um <math>\Delta n</math> höheren Brechungsindex als die "Spalten" des Gitters, so beträgt die Höhe des Gitters <math>\Delta h = \lambda / (2\Delta n)</math>.

Herleitung: Durch das Material ändert sich die Frequenz <math>f</math>  des Lichts nicht gegenüber dem Vakuum. Wegen der auf <math>c_n = c_0/n</math>  reduzierten [[Phasengeschwindigkeit]] des Lichts sinkt die Wellenlänge (<math>\lambda = c / f</math> ) im Material auf <math>\lambda_n = \lambda/n</math>. Damit ergibt sich die Bedingung:
:<math>1/2 = \frac{\Delta h}{\lambda_n} - \frac{\Delta h}{\lambda} = \frac{(n-1)\cdot \Delta h}{\lambda}</math>.

== Einzelnachweise ==
<references/>

[[Kategorie:Optisches Bauteil]]
[[Kategorie:Physikalisches Prinzip eines Optischen Bauteils]]

Phasengitter - Versionsgeschichte

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