36. Дифракция Фраунгофера на одной щели.

Дифракция Фраунгофера наблюдается в том случае когда источник света и точка наблюдается бесконечно удалены от препятствия вызвавшего дифракция.

Для наблюдения дифракции Фраунгофера необходимо точечный источник поместить в фокусе собирающей линзы, а дифракционную картину можно исследовать в фокальной плоскости второй собирающей линзы.

Оптическая разность хода между крайними лучами ВМ и CN, идущими от щели под углом ϕ к оптической оси O линзы Л,

При значениях углов дифракции, удовлетворяющих условию

Где к = 1,2,3,… амплитуда обращается в нуль и наблюдается дифракционный минимум

При значениях углов дифракции, удовлетворяющих условию

Где к = 1,2,3,… ( k – порядок дифракционного максимума) амплитуда достигает максимального значения и наблюдается дифракционный максимум.

37.Дифракционная решетка.

Дифракционная решетка
Дифракционная решетка - система препятствий (параллельных штрихов), сравнимых по размерам с длиной волны. Величина d = a + b называется постоянной (периодом) дифракционной решетки, где а — ширина щели; b — ширина непрозрачной части. Угол φ - угол отклонения световых волн вследствие дифракции. Наша задача - определить, что будет наблюдаться в произвольном направлении φ - максимум или минимум. Оптическая разность хода   Из условия максимума интерференции получим:  . Следовательно:   - формула дифракционной решетки. Величина k — порядок дифракцион­ного максимума ( равен 0, ± 1, ± 2 и т.д.).
Определение λ с помощью дифракционной решетки

38. Нормальная и аномальная дисперсия света. Электронная теория дисперсии света.

 Дисперсия света – это зависимость показателя преломления вещества от частоты световой волны   . Эта зависимость не линейная и не монотонная. Области значения ν, в которых

(или      )

(10.2.1)

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

(или     ),

(10.2.2)

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.

Рис. 10.4.	Рис. 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:     ,   где   ,      .   Тогда

 .  Отсюда можно записать:

.

(10.2.3)

Таким образом, при нормальной дисперсии   u < υ   и    .

При аномальной дисперсии  u > υ,  и, в частности, если   , 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.