Optische Spektroskopie mit dispersiven Spektrometern
Grundlagen - Bausteine - Systeme - Anwendungen

Grundlagen-Kapitel 1: Dispersive Elemente: Beugungs-Gitter und Prisma

Der Inhalt der GRUNDLAGEN-Seiten ist in erweiterter Form seit Juni 2014 als Buch verfügbar:

"Fundamentals of dispersive optical Spectroscopy Systems"

SPIE-Monograph, ISBN No.: 9780819498243

Auf den Internetseiten sind zu Ihrer Information noch die Überschriften, Gleichungen und Grafiken zu sehen. Wir hoffen, dass Ihnen die gezeigten Grafiken als Sammlung und das ausführliche Buch so helfen, wie es die spectra-magic.de/Grundlagen bisher taten.

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1.0.0 Grundlagen, Kapitel 1: Beugungsgitter
1.0.1 Umrechnungen
Die Umrechnungen der in der optischen Spektroskopie üblichen Energie-Maßstäbe befinden sich als Teil der "Sammlung" auf einer eigenen Seite. Die Seite SAMMLUNG enthält auch das Inhaltsverzeichnis, die Kurzzeichen und Symbole sowie die Gleichungen und Formeln

1.0.2 Einleitung
1.1.0 Gitterfunktionen

Gr 1 allg Gitterfunktion
Grafik 1: Parameter des reflektierenden Beugungsgitters

Gleichung F1:    m * l = k * (sin a ± sin b)

1.1.1 Der freie Spektralbereich
Gleichung F2A: Freier Spektral-Bereich (FSR)  = l / m.

Eine präzisere Interpretation ist  
Gleichung
F2B: l2 = l1 + (l1 /m) und FSR = l2 - l1

1.2.0 Die Dispersion des Lichts durch Gitter
Gr 2 Dispersion
Grafik 2: Die Winkel-Dispersion 
1.3.0 Spektrale Auflösung

Gr. 3 - Definition der Auflösung, 10%-Regel
Grafik 3: “Auflösung” nach dem 10%-Kriterium.
Gleichung F4: R = l / dl
Ein Gitter, das die Experiment-Forderung erfüllt, hat das nötige Auflösungsvermögen, dargestellt durch
Gleichung F5: Rp = m * W / k
1.4.0 Beugungs-Effizienz und Polarisation an Standardgittern.
Gittereffizienz und Polarisation

Grafik 4: Genereller Effizienzverlauf von geblazeten Beugungsgittern
1.4.1
Ein Blick auf unterschiedliche Dispersionselemente:
Gr. 5 - Diverse Disperser
Grafik 5: Unterschiedliche Dispersions-Elemente
Der Effizienzverlauf von Echellegittern
Gr. 6 - Echelle-Gitter
Grafik 6: Effizienzverlauf eines Echellegitters auf vier benachbarten Ordnungen 
1.4.4 Konkave und toroidale Gitter  
1.4.5 Transmissions-Gitter
1.4.6 Das Prisma
Gr. 9 -das Prisma in T- und R-Version
Grafik 9, das Prisma in Reflexions- und Transmissions-Version, mit allen Parametern.
Gleichung F6
n1(l) * sin a = n2(l) * sin b

Gleichung F 7:    dmin = [2 / {sin (n * sin A/2 ) }] - A 

Gleichung F9:   Formel F9 Prisma  
F9A: dd = d (l2) - d (l1)  
Die Dispersion im Spektrometer: Man spricht von Reziproker Dispersion, weil sie an keiner Stelle linear ist, finden wir mit

Gleichung F10: RD
 = 1 / [f * (sin dd / dl)] = dl / (f * sin dd)
1.4.7 Ein recht exotischer Disperser ist das GRISM.
1.5.0 Weitere Eigenschaften von Beugungsgittern 
1.5.1 Polarisations-Anomalie
Gr. 7- dei Wood´sche Anomalie
Grafik 7 zeigt einige Kurven, die von existierenden Gittern adaptiert wurden.

Grafik 7A: Wood-Beispiel
Grafik 7A ist ein Beispiel, wie Wood´s Anomalie zu Überhöhungen führen kann.

1.5.2 Die Polarisation von Echellegittern
Gr. 8 - Polarisation von Echellegittern
Grafik 8: Polarisation und Anomalien von Echellegittern 
1.5.3 Lichtstreuung
1.5.4 Gittergeister
1.5.5 Schatteneffekte und Diffusion
1.5.6 Vergütung
1.6.0 Schluss
2 - Spektrometer-Grundlagen,
es behandelt die Parameter, Zusammenhänge und nötige Arithmetik zur Beurteilung und Auswahl von Spektrometern.
3 - Konfigurationen beschreiben die realen Gegebenheiten in Spektrometern und die üblichen Aufbauten
4 - Detektoren
beschreiben die für die optische Spektroskopie häufig benutzten Detektoren und deren Eigenschaften
5 - Beleuchtung und Lichtquellen beschäftigt sich mit den für die optische Spektroskopie wichtigen Parametern von Lampen, kohärenten Quellen, Lichtleitern, deren Anpassung und Ankopplung. Die Seite enthält auch Beispiele zur Gitteroptimierung (siehe 5.2)
6 - Anwendungen beleuchten die Erfordernisse und möglichen Systemlösungen aus der Sicht der verschiedenen Applikationen modularer, flexibler Monochromatoren und Spektrographen.
7 - Sammlung fasst alle Abkürzungen, Symbole, Gleichungen und Formeln, die in Spectra-Magic verwendet werden, zusammen und enthält das Inhaltsverzeichnis.

Danke für Ihr Interesse. Spectra-Magic hofft, dass diese Seite hilfreich für Sie ist.

Alle Urheberechte für  "spectra-magic.de" und  "Optische Spektroskopie mit dispersiven Spektrometern Grundlagen - Bausteine - Systeme - Anwendungen" liegen bei Wilfried Neumann, D-88171 Weiler-Simmerberg. Status: Februar 2012, komplett.