Beugungsordnungen

Beugungsordnungen bezeichnet man die Richtungen, in denen Licht durch eine periodische Struktur konstruktiv interferiert. Bei einem Beugungsgitter oder einer Mehrfachkante entstehen solche Ordnungen bei bestimmten Winkeln, an denen der Wegunterschied zweier benachbarter Strukturen ein ganzzahliges Vielfaches der Wellenlänge λ beträgt. Das Grating-Gesetz beschreibt diese Ordnungen: d sin θ = m λ, wobei d der Abstand zweierSlits, θ der Ausfallswinkel und m eine ganze Zahl ist (m = 0, ±1, ±2, …). Der Fall m = 0 entspricht dem zentralen Maximum bei θ = 0°.

Für eine gegebene Wellenlänge und Gitterweite existieren nur Ordnungen, bei denen sich sin θ im Intervall [-1, 1] ergibt. Daraus folgt ein maximaler Ordnungswert m_max = floor(d/λ). Je größer m, desto weiter liegt das Maximum vom Einfallswinkel entfernt und typischerweise schwächer. Die Form des Intensitätsmaksimums ergibt sich aus der Zahl der Spalte N sowie dem Spaltprofil; Hauptmaxima treten dort auf, wo das Interferenzmuster der einzelnen Spalte konstruktiv wird.

In der Praxis spielen Beugungsordnungen eine zentrale Rolle in Spektroskopie und Messtechnik. Höhere Ordnungen ermöglichen die Lösung von Wellenlängen mit einem gegebenen Gitter, können aber zu Überlappungen zwischen Spektrallinien unterschiedlicher Ordnung führen. Zur Kontrolle werden Ordnungstrennung, Filter oder spezielle Gitter wie Echelle-Gitter verwendet, um Überlappungen zu vermeiden.