48) Дифракционная решётка

Периодическая система одинаковых, расположенных на одном и том же

расстоянии друг от друга щелей, называется дифракционной решёткой.

Расстояние d между серединами соседних щелей называется периодом

дифракционной решётки. Обычно в дифракционных решётках,

используемых в оптике, щели являются узкими, т.е. их размер b во

много раз меньше периода дифракционной решётки d<<b. Размер

дифракционной решётки, состоящей из N узких щелей, называется её

шириной L и вычисляется по формуле L=Nd.

При освещении дифракционной решётки плоской световой волной с

длинной волны λ, нормально падающей на решётку, на достаточно

большом расстоянии от решётки наблюдается дифракционная картина,

которая может наблюдаться и на конечном расстоянии с помощью

выпуклой линзы на плоском экране, помещённом в её фокусе.

Характер распределения интенсивности представляет собой чередование

главных дифракционных максимумов, между которыми располагаются

побочные дифракционные максимумы и минимумы. Главные

дифракционные максимумы интенсивности располагаются в

направлениях φm, в которых волны от щелей в точке наблюдения имеют

разность хода, кратную λ, т.е.: . Главный дифракционный максимум, соответствующий направлению, называется дифракционным максимумом m- го порядка. Центральный дифракционный максимум соответственно является дифракционным максимумом нулевого порядка (m=0) и имеет наибольшую величину.

49) Закономерности в атомных спектрах

Во второй половине XIX столетия ученые поняли, что атомы различных химических элементов излучают свет строго определенных частот и длин волны, и такое излучение имеет линейчатый спектр, благодаря чему их свет имеет характерную окраску.

С развитием спектроскопии стало ясно, что атом любого химического элемента имеет свой набор спектральных линий, по которым его можно вычислить даже в составе далеких звезд. В 1885 году швейцарский математик Иоганн Бальмер сделал первый шаг в направлении расшифровки закономерности расположения спектральных линий в излучении атома водорода, эмпирически выведя формулу, описывающую длины волн в видимой части спектра атома водорода (так называемая спектральная линия Бальмера). Водород — самый простой по структуре атом, и поэтому математическое описание расположения линий его спектра было получено раньше всего. Четыре года спустя шведский физик Йоханнес Ридберг обобщил формулу Бальмера, распространив ее на все участки спектра электромагнитного излучения атома водорода, включая ультрафиолетовую и инфракрасную области. Согласно формуле Ридберга, длина световой волны λ, которую излучает атом водорода, определяется формулой , где R — постоянная Ридберга (R = 3,29·10¹⁵ Гц.), а n1 и n2 — натуральные числа (при этом n1 < n2). В частности, при n1 = 2 и n2 = 3, 4, 5, ... наблюдаются линии видимой части спектра излучения водорода (n2 = 3 — красная линия; n2 = 4 — зеленая; n2 = 5 — голубая; n2 = 6 — синяя) — это так называемая серия Бальмера. При n1 = 1 водород дает спектральные линии в ультрафиолетовом диапазоне частот (серия Лаймана); при n2 = 3, 4, 5, ... излучение переходит в инфракрасную часть электромагнитного спектра.