Qual é a diferença entre espectro de grade e espectro de dispersão?

Vou começar com a resposta curta e depois elaborar um pouco. Resposta curta: As cores do espectro produzido por uma grade de difração estão em ordem inversa às de um prisma. A ordem são as cores observadas como o ângulo no qual essas faixas de luz se desviam de onde estaria a luz branca "direta". O ângulo de 'refração' aumenta com o comprimento de onda, enquanto o ângulo das bandas de luz produzidas pela 'difração' aumenta com a diminuição do comprimento de onda. Sabemos pela lei de Snell que a luz que sai de um prisma será refratada para longe da linha de incidência normal com a superfície de vidro-ar porque o ar tem um índice de refração mais baixo, n. nsin (teta) = n'sin (teta '). Como isso explica a dispersão? Bem, o n (índice de refração) de um material depende do comprimento de onda da luz que passa por ele. Uma equação que funciona apenas para a luz visível, para calcular o valor n correspondente, é a equação de Cauchy. Portanto, cada componente do comprimento de onda da luz visível da luz branca (ROYGBIV) irá interagir com o prisma de acordo com a Lei de Snell, mas cada um com um valor n diferente e, portanto, com um ângulo de refração diferente. O ângulo de refração (theta ') será maior para azul, do que para vermelho. Para encurtar a história, a dispersão com um prisma produz um espectro por refração, onde os comprimentos de onda menores da luz visível (azul, violeta etc.) são refratados mais do que a luz de comprimentos de onda mais longos (vermelho, amarelo etc.). As cores vistas em ordem crescente de ângulo de onde a luz branca teria ido são vermelho, laranja, amarelo, verde, azul, índigo e violeta. Com uma grade de difração, cada ranhura age como uma fonte pontual quando um feixe de luz é incidente com ela. A luz de cada fonte pontual vai em todas as direções como um hemisfério em expansão, o que interfere com muitos outros hemisférios expansíveis da luz das outras fontes pontuais. Os componentes do comprimento de onda da luz alcançam interferência construtiva em ângulos diferentes entre si. Se apontarmos um feixe de luz branca para uma grade de difração, a luz de comprimentos de onda menores (azul, violeta etc.) é vista como tendo interferência construtiva em um ângulo de desvio menor do feixe "direto" do que comprimentos de onda mais longos (vermelho, amarelo etc). Essencialmente, a ordem das cores que se afastam do centro, neste caso, é violeta, índigo, azul, verde, amarelo, laranja e vermelho. Então você vê, os pedidos são revertidos.

Vou começar com a resposta curta e depois elaborar um pouco. Resposta curta: As cores do espectro produzido por uma grade de difração estão em ordem inversa às de um prisma. A ordem são as cores observadas como o ângulo no qual essas faixas de luz se desviam de onde estaria a luz branca "direta". O ângulo de 'refração' aumenta com o comprimento de onda, enquanto o ângulo das bandas de luz produzidas pela 'difração' aumenta com a diminuição do comprimento de onda. Sabemos pela lei de Snell que a luz que sai de um prisma será refratada para longe da linha de incidência normal com a superfície de vidro-ar porque o ar tem um índice de refração mais baixo, n. nsin (teta) = n'sin (teta '). Como isso explica a dispersão? Bem, o n (índice de refração) de um material depende do comprimento de onda da luz que passa por ele. Uma equação que funciona apenas para a luz visível, para calcular o valor n correspondente, é a equação de Cauchy. Portanto, cada componente do comprimento de onda da luz visível da luz branca (ROYGBIV) irá interagir com o prisma de acordo com a Lei de Snell, mas cada um com um valor n diferente e, portanto, com um ângulo de refração diferente. O ângulo de refração (theta ') será maior para azul, do que para vermelho. Para encurtar a história, a dispersão com um prisma produz um espectro por refração, onde os comprimentos de onda menores da luz visível (azul, violeta etc.) são refratados mais do que a luz de comprimentos de onda mais longos (vermelho, amarelo etc.). As cores vistas em ordem crescente de ângulo de onde a luz branca teria ido são vermelho, laranja, amarelo, verde, azul, índigo e violeta. Com uma grade de difração, cada ranhura age como uma fonte pontual quando um feixe de luz é incidente com ela. A luz de cada fonte pontual vai em todas as direções como um hemisfério em expansão, o que interfere com muitos outros hemisférios expansíveis da luz das outras fontes pontuais. Os componentes do comprimento de onda da luz alcançam interferência construtiva em ângulos diferentes entre si. Se apontarmos um feixe de luz branca para uma grade de difração, a luz de comprimentos de onda menores (azul, violeta etc.) é vista como tendo interferência construtiva em um ângulo de desvio menor do feixe "direto" do que comprimentos de onda mais longos (vermelho, amarelo etc). Essencialmente, a ordem das cores que se afastam do centro, neste caso, é violeta, índigo, azul, verde, amarelo, laranja e vermelho. Então você vê, os pedidos são revertidos.

A diferença básica entre os dois é que o espectro de grade é devido à difração e o espectro de dispersão é devido à dispersão.

Dificilmente podemos obter picos de espectro de ordem superior no espectro de dispersão (apenas da ordem 1), mas no espectro de grade obtemos picos de ordem superior (também podemos ver a ordem 2).

O espectro de dispersão é um espectro contínuo, mas o espectro de grade possui um espectro de linha.

No espectro de dispersão, a extremidade vermelha estará mais próxima do raio direto, mas no espectro de grade, a extremidade violeta estará mais próxima do raio direto.