Дифракция на пространственной решетке. Формула Вульфа-Брэгга. Исследование структуры кристаллов.
ИСЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРЫ КРИСТАЛОВ смотри в 26 вопросе
Дифракция на пространственной решетке. Формула Вульфа-Брэгга
Дифракционную
картину могут дать не только рассмотренные
выше одномерные структуры, но также
двумерные и трехмерные периодические
структуры, например, кристаллические
тела. Однако период кристаллических
тел d мал,
составляет единицы ангстрем (1 
=10-4 мкм),
т.е. значительно меньше длин волн видимого
света (0,4-0,8 мкм).
Поэтому для видимого света кристаллы
являются однородной средой, и дифракция
не наблюдается.
Рис.6 |
Вто же время для значительно более коротковолнового рентгеновского излучения( 10-9 - 10-11 м) кристаллы представляют собой естественные дифракционные решетки (см. рис.6). Абсолютный показатель преломления всех среддля рентгеновского излучения близок к единице, поэтому оптическая разность хода между лучами |
1- и 2-, отражающимися от кристаллографических плоскостей CD+DE=2dsin, где d - расстояние между плоскостями, в которых лежат узлы (атомы) кристаллической решетки, - угол скольжения лучей.
Условию интерференционных максимумов удовлетворяет [см.(3,15)] формула Вульфа-Брэгга
2dsin =m , m=1,2,3- (13)
где m - порядок дифракционного максимума.
Дисперсия света. Области нормальной и аномальной дисперсии. Применение дисперсии света. Дисперсионный спектр.
Диспе́рсия све́та (разложение света) — это явление, обусловленное зависимостью абсолютного показателя преломления вещества от частоты (или длины волны) света (частотная дисперсия), или, то же самое, зависимость фазовой скорости света в веществе от длины волны (или частоты). Экспериментально открыта Ньютоном около 1672 года, хотя теоретически достаточно хорошо объяснена значительно позднее.
Нормальная и аномальная дисперсия |
|
|
|
Итак, дисперсия
света –
это зависимость показателя преломления
вещества от частоты световой волны
соответствуют нормальной дисперсии света (с ростом частоты ν показатель преломления n увеличивается). Нормальная дисперсия наблюдается у веществ, прозрачных для света. Например, обычное стекло прозрачно для видимого света, и в этой области частот наблюдается нормальная дисперсия света в стекле. На основе явления нормальной дисперсии основано «разложение» света стеклянной призмой монохроматоров. Дисперсия называется аномальной, если
т.е. с ростом частоты ν показатель преломления n уменьшается. Аномальная дисперсия наблюдается в областях частот, соответствующих полосам интенсивного поглощения света в данной среде. Например, у обычного стекла в инфракрасной и ультрафиолетовой частях спектра наблюдается аномальная дисперсия. Зависимости n от ν и λ показаны на рис. 10.4 и 10.5.
В
зависимости от характера дисперсии групповая
скорость u в
веществе может быть как больше, так и
меньше фазовой
скорости υ
(в недиспергирующей среде
Групповая
скорость u связана
с циклической частотой ω и волновым
числом k соотношением:
Таким
образом, при
нормальной дисперсии u <
υ и
При аномальной
дисперсии u >
υ, и, в частности, если |
||||||||||||||||
.
Эта зависимость не линейная и не
монотонная. Области значения ν, в
которых
(или 
)
(или 
),
).
,
где 
,
.
Тогда
.
Отсюда можно записать:
.
.
,
то u >
c.
Этот результат не противоречит
специальной теории относительности.
Понятие групповой скорости правильно
описывает распространение только
такого сигнала (волнового пакета),
форма которого не изменяется при
перемещении сигнала в среде. (Строго
говоря, это условие выполняется только
для вакуума, т.е. в недиспергирующей
среде). В области частот, соответствующих
аномальной дисперсии, групповая
скорость не совпадает со скоростью
сигнала, так как вследствие значительной
дисперсии форма сигнала так быстро
изменяется, что не имеет смысла говорить
о групповой скорости.
Дисперсия - зависимость скорости света в материале от длины волны. Дисперсия используется В спектральных приборах с дисперсионной призмой, где требуется получить монохроматическое излучение от источника белого света. В импульсных твердотельных лазерах, где дисперсионная призма внутри резонатора используется для перестройки длины волны. Исследование дисперсии света в различных материалах позволяет изучать их электронную структуру. Дисперсионный анализ - определение характера зависимости показателя преломления материала от длины волны. Примечание: Исследование спектров звёзд - это спектральный, а не дисперсионный анализ. Для его проведения используются дифракционные решетки, а не дисперсионные призмы. Работа дифракционной решетки основана на другом физическом явлении - интерференции. Дисперсию и интерференцию нельзя путать - это разные физические явления.