33. Дифракция. Дифракционная решетка. Дисперсия света.

Отклонение света от прямолинейного распространения в среде с резкими неоднородностями (например, у границ тел, у малых отверстий) называется ДИФРАКЦИЕЙ. Дифракция приводит к огибанию световыми волнами препятствий и частичному проникновению света в область геометрической тени. Для объяснения явления дифракции пользуются принципом Гюйгенса, в соответствии с которым, каждая точка волнового фронта является источником вторичных сферических волн, а результат их интерференции дает волновые поверхности в последующие моменты времени.

Видно, что природа явлений интерференции и дифракции одинакова. Оба явления заключаются в перераспределении светового потока в результате суперпозиции волн. Вторичные волны интерферирую между собой, свет встречается с препятствием, размеры которого меньше, происходит отклонение от прямолинейного колебания луча в противофазе, те лучи, которые пересекаются попарно гасят, а те которые не пересекаются не гасят.

Дифракционная картина - возникает в результате интерференции вторичных световых волн при огибании лучами света препятствий или их прохождении через множественные отверстия. Для каждого луча происходят колебания в противофазе, которые погасят его

Распределение интенсивности на экране симметрично относительно центра I( ) = I(- ), принимает нулевые значения для тех точек, где выполняется условие bsin = k, в промежутках между нулевыми значениями I() наблюдаются максимумы интенсивности. Если ширина щели Pmin, то bsinmin = k, где выражение слева является оптической разностью хода.

Положение максимумов с достаточной точностью определяется условием bsin = (2k+1) /2, число k называют порядком максимума.

Следует отметить, что sin = k/b не может быть больше единицы и, следовательно, k < b, значит при b <  дифракционной картины не возникает. В этом случае освещенность на экране монотонно уменьшается от середины к краям.

ДИФРАКЦИОННАЯ РЕШЕТКА - это оптическое устройство, представляющее собой совокупность большого числа регулярно расположенных штрихов (канавок, щелей, выступов), нанесенных на плоскую или вогнутую оптическую поверхность. Бывают прозрачные и отражательные дифракционные решетки. В зависимости от профиля штриха они могут концентрировать излучение в определенном направлении. Расстояние между соответствующими точками соседних щелей называется периодом решетки d.

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). Т.е. пространственное разделение волн разной длины.

Дисперсия света представляется в виде зависимости

Разделение света на цвета используется для спектрального анализа. Ширина щели, угол, длина волны – условия цвета.

Один из самых наглядных примеров дисперсии — разложение белого света при прохождении его через призму (опыт Ньютона). Обычно, чем больше частота световой волны, тем больше показатель преломления среды для неё и тем меньше скорость волны в среде:

у света красного цвета скорость распространения в среде максимальна, а степень преломления — минимальна,

у света фиолетового цвета скорость распространения в среде минимальна, а степень преломления — максимальна.