Hila (optiikka)

Hila on optiikassa käytetty levy, jossa on yhdensuuntaisia ja toisistaan yhtä etäällä olevia rakoja tai uurteita, tyypillisesti useita satoja millimetrillä. Hila voi olla heijastava tai läpäisevä (heijastushila tai läpäisyhila). Sopivasti muotoiltu hila hajottaa valoa spektriksi diffraktio-ilmiön avulla.^[1]

Hilan viereisten rakojen välimatkaa sanotaan hilavakioksi (d). Mitä lähempänä raot ovat toisiaan eli mitä pienempi hilavakio on, sitä voimakkaampi on taipuminen eli diffraktio hilassa. Hilan diffraktio voidaan selittää Huygensin periaatteen avulla: raot hilassa toimivat alkeisaaltojen lähteinä. Samassa vaiheessa olevat aallot vahvistavat toisiaan (valomaksimi), ja vastakkaisessa vaiheessa olevat aallot heikentävät toisiaan (valominimi).^[1]

CD- ja DVD-levyt voivat toimia heijastushilana, sillä ne koostuvat samansuuruisista uurteista. Urista heijastuvan valon interferenssi tuottaa levyyn sateenkaaren värit.^[2]

Hilaa käytetään erottamaan valosta eri aallonpituuksia. Hilaan osuessaan eri aallonpituudet heijastuvat eri kulmissa, jolloin pistemäisestä valonlähteestä muodostuu raita. Hilalla voidaan saavuttaa huomattavasti prismaa parempi erottelukyky aallonpituuden suhteen, parhaimmillaan yli 100 000 (eli esimerkiksi 500 nanometrin aallonpituuden kohdalla erotuskyky on parempi kuin 0,005 nanometriä.)

Hilavakio on hilaan tehtyjen rakojen välinen välimatka ja se on yleensä noin mikrometrin luokkaa. Hilavakio on ilmaistu hiloissa yleensä viivoja per pituusyksikkö -tavalla, jolloin hilavakio on tämän käänteisluku (600 viivaa/mm olisi täten 1/600 * 10^-3 m). Hilavakio voidaan määrittää suuntaamalla laservalo, jonka aallonpituus l tunnetaan, hilan läpi ja mittaamalla laserin taittumakulma a ja laskemalla kaavalla

${\displaystyle d=l/sin(a)\,}$

1. ↑ ^{a b} Heikki Lehto, Raimo Havukainen, Jukka Maalampi, Janna Leskinen: Fysiikka 3, s. 109. Kustannusosakeyhtiö Tammi, 2009. ISBN 978-951-31-4792-1
2. ↑ Jukka Hatakka, Heikki Saari, Jarmo Sirviö, Jouni Viiri, Sari Yrjänäinen: Physica 3, s. 91. WSOY, 2005. ISBN 951-0-24940-8