Билет 21
1 Дифракция Фраунгофера на щели. Дифракционная решетка
2 Тепловое излучение
1 Дифракция Фраунгофера на щели
Дифракция Фраунгофера (в параллельных лучах)
На препятствие падает плоская волна, а дифракционная картина наблюдается на экране, которые находятся в фокальной плоскости собирающей линзы, установленного на пути прошедшего через препятствие света на экране получаем диф-ое изображение удаленного источника света.
Для получения пучка параллельных лучей света, падающих на препятствие используют небольшой точечный источник света, которых помещают в фокусе собирающей линзы.
Или точек источник должен быть далеко от щели, d – размер щели.
1.Выберем направление которое задается углом фи малое
2. Опустим из точки А перпендикуляр к АС
3. Разобьем ВС на z – отрезков одинак.
4. Проведем из получившихся точек на BC прямые параллельные АС, таким образом мы разрываем волновой фронт на зоны Френеля.
При четном числе зон Френеля z=2m укладывающихся в щели АВ, в точке М – будет мин., будет темно. d*Sin фи=2m*λ/2.
При нечетном числе z=2m+1, в точке М – будет макс, будет светло. d*Sin фи=(2m+1)*λ/2.
28 Дифракционная решетка
Дифракционная решётка — оптический прибор, действие которого основано на использовании явления дифракции света. Представляет собой совокупность большого числа регулярно расположенных штрихов (щелей, выступов), нанесённых на некоторую поверхность.
Фронт световой волны разбивается штрихами решётки на отдельные пучки когерентного света. Эти пучки претерпевают дифракцию на штрихах и интерферируют друг с другом. Так как для разных длин волн максимумы интерференции оказываются под разными углами (определяемыми разностью хода интерферирующих лучей), то белый свет раскладывается в спектр.
Расстояние, через которое повторяются штрихи на решётке, называют периодом дифракционной решётки. Обозначают буквой d.
Если известно число штрихов ( N ), приходящихся на 1 мм решётки, то период решётки находят по формуле: d = 1 / N мм.
Пусть луч 1 падает на линзу
под углом φ (угол
дифракции). Световая
волна, идущая под этим углом от щели,
создает в точке 
максимум
интенсивности. Второй луч, идущий от
соседней щели под этим же углом φ, придет
в ту же точку
.
Оба эти луча придут в фазе и будут
усиливать друг друга, если оптическая
разность хода будет равна mλ:
Условие максимума для дифракционной решетки будет иметь вид:
|
|
(9.4.4) |
|
,где m = ± 1, ± 2, ± 3, … .
Максимумы, соответствующие этому условию, называются главными максимумами. Значение величины m, соответствующее тому или иному максимуму называется порядком дифракционного максимума.
В точке F0 всегда будет наблюдаться нулевой или центральный дифракционный максимум.
Так как свет, падающий на экран, проходит только через щели в дифракционной решетке, то условие минимума для щели и будет условием главного дифракционного минимума для решетки:
|
|
(9.4.5) |
|
.Конечно, при большом числе щелей, в точки экрана, соответствующие главным дифракционным минимумам, от некоторых щелей свет будет попадать и там будут образовыватьсяпобочные дифракционные максимумы и минимумы (рис. 9.7). Но их интенсивность, по сравнению с главными максимумами, мала (≈ 1/22).
При
условии 
,
волны, посылаемые каждой щелью, будут гаситься в результате интерференции и появятся дополнительные минимумы.
Количество щелей определяет световой поток через решетку. Чем их больше, тем большая энергия переносится волной через нее. Кроме того, чем больше число щелей, тем больше дополнительных минимумов помещается между соседними максимумами. Следовательно, максимумы будут более узкими и более интенсивными (рис. 9.8).
Рис. 9.8
Из (9.4.3) видно, что угол дифракции пропорционален длине волны λ. Значит, дифракционная решетка разлагает белый свет на составляющие, причем отклоняет свет с большей длиной волны (красный) на больший угол (в отличие от призмы, где все происходит наоборот).
Это свойство дифракционных решеток используется для определения спектрального состава света (дифракционные спектрографы, спектроскопы, спектрометры).