3.Дифракционная решітка
Більше досконалим приладом, що дозволяє проводити спектральний аналіз світла, є>дифракционная решітка.Дифракционная решітка є систему значної частини однакових по ширині і паралельних одна одній щілин, що у площині і розділених непрозорими проміжками, рівними по ширині.Дифракционная решітка виготовляється шляхом нанесення паралельних штрихів на поверхню скла з допомогою ділильних машин. Місця, прокресленіделительной машиною, розсіюють світ у усі сторони і є, в такий спосіб, практично непрозорими проміжками між неушкодженими частинами платівки, котрі грають роль щілин. Кількість штрихів на 1 мм визначається областю спектра досліджуваного випромінювання - від 3001/мм (в інфрачервоної області) до 12001/мм (в ультрафіолетової). Це пристрій буває двох типів: пропускають (прозорі щілини, що чергуються з непрозорими проміжками) і відбивні (ділянки, відбивають світло, чергуються з ділянками,рассеивающими світло). І те в іншому разі на поверхню наноситься дуже багато щілин чирассеивающих світло смуг, причому число штрихів сягає 103 на 1 мм, а загальна кількість штрихів ~ 105. Відстань між двома сусідніми щілинами називається періодом грати. Дві хвилі, які від країв двох сусідніх щілин,интерферируют конструктивно, якщо:
Зрозуміло, у цьому разі хвилі від усіх щілин посилюватимуть одне одного (різницю ходу, обумовлена точками, що стоять одне від друга на ціла кількість періодів грати, не порушує умови конструктивної інтерференції), і після фокусування всіх променів з допомогою лінзи на екрані виникнуть максимуми інтенсивності. Отже, попередня формула визначає становище максимумівдифракционной картини, створюваноїдифракционной гратами. Становище всіх максимумів, крім головного максимуму, відповідальногоm = 0, залежить від довжини хвилі. Тому якби грати падає біле світло, він розкладається в спектр. З допомогоюдифракционной грати можна якраз вимірювати довжину хвилі, бо за великому числі щілин області максимумів інтенсивності звужуються, перетворюючись на тонкі яскраві смуги, а відстані між максимумами (ширина темних смуг) ростуть.
Найкращим якістю мають відбивні дифракційні грати. Вони уявляють собою що чергуються ділянки настільки малі, що, відбиваючи світло, вони розсіюють його внаслідок дифракції. Отже, пучок світла розбивається силою-силенною когерентних променів.
Якщо ширина прозорих ділянок а, а ширина непрозорих проміжків b, то величина >d=a+bназивається періодом грати. Коли грати нормально (перпендикулярно) до його поверхні падає світ із довжиною хвиль l те, як випливає з малюнка 1, промені, розсіяні з точки j до початкового напрямку від відповідних місць кожної з щілин, маютьразностями ходу >dsinj (I і II промені), 2>dsinj (I і III промені) тощо. буд.
Хвилі посилюють одна одну інтерференції, Якщо ця різницю ходу дорівнює цілому числу хвиль.Угли, під якими спостерігаються максимуми, перебувають з співвідношення
, >k = 0, ±1, ±2, ±3… (1)
>Максимуми спостерігаються з обох боків від падаючого променя, а центральний максимум (>k=0) зокрема у напрямі падаючого променя.
>Зеркальная поверхню лазерного компакт-диска є спіральну доріжку, крок якої порівняємо із довжиною хвилі видимого світла. На такий упорядкованим імелкоструктурной поверхні в відбитому світлі помітно виявляються дифракційні і інтерференційні явища, що є причиною райдужною забарвлення створюваних ним відблисків. Промінь лазера займає компакт-диску настільки малу площа, що ця ділянка вважатимуться одномірноїдифракционной гратами.
Схема приладу (прилад №1), для спостереження дифракції світла на шматочку компакт-диска, що грає рольотражательнойдифракционной грати, представлена малюнку 2. Тут: 1 – джерело світла –лазер-брелок, укріпленої наповорачивающейся планці, 2 – відбивнадифракционная решітка – шматочок компакт-диска, 3 – затиск для кріплення препарату, 4 - транспортир для виміру кутів дифракції, 5 – транспортир для виміру кута падіння променя світла, 6 – затиск для кріпленняполяроида.