6. Дифракция плоской волны на щели. Работа дифракционной решётки.

Рассмотрим схему наблюдения дифракции Фраунгофера, представленную на рис.3. Плоская монохроматическая волна падает нормально на плоскость Щ, где расположена бесконечно длинная щель шириной b (щель можно считать бесконечно длинной, если ее длина намного больше ее ширины. Так при ширине в 0,01 - 0,05 мм длина в несколько миллиметров может считаться бесконечной).

За щелью расположена линза Л, в фокальной плоскости которой находится экран Э. Наличие линзы равносильно тому, что экран расположен как бы на "бесконечном" расстоянии от объекта. Если бы свет распространялся прямолинейно в соответствии с законами геометрической оптики, то в фокальной плоскости линзы получилась бы бесконечно узкая светлая полоса, проходящая через точку N₀ на экране Э. Но в соответствии с принципом Гюйгенса-Френеля каждая точка волнового фронта, достигающего плоскости, где расположена щель, является источником вторичных волн. Тогда лучи, идущие от всех этих вторичных источников под некоторым углом j к первоначальному направлению, образуют плоский волновой фронт и соберутся в фокальной плоскости линзы в т.N_j (рис.3).

Рис.3. Дифракция Фраунгофера на одной щели.

Расчет поля в плоскости экрана проведём непосредственно на основе принципа Гюйгенса-Френеля, не используя формулу (1). Для этого разобъем открытую часть поверхности щели на зоны в виде узких полосок одинаковой ширины dх, параллельных краям щели. Эти элементарные участки становятся источниками вторичных волн. Амплитуды dA₀ этих волн, приходящих в т. N_j на экране от разных полосок, одинаковы, так как все зоны имеют одинаковую площадь и одинаковый к направлению вторичных волн угол j. Эти амплитуды будут пропорциональны произведению амплитуды падающей волны Е₀ на размер полоски dx, т.е.

dA₀ = CE₀ dx      (2)

где С - коэффициент пропорциональности.

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. Первое описание явления сделал Джеймс Грегори, который использовал в качестве решётки птичьи перья.

у электромагнитных волн, состовляющих свет, разный эффект интерфиренции (способность огибать препятствия) . скажу проще. от красного спектра к синему частота эл. магнитных волн увеличивается. у волн с меньшей частотой колебания - больше эффект интерференции. проходя через дефракционную решетку, волны, состовляющие в единстве свет, огибают решетку с разным углом отклонения. то есть все красные волны огибают ее под одним углом, желтые под другим, синие под другим. И через определенное расстояние можно увидеть весь спектр цветов отдельно, в виде радуги. к стати эффект радуги основан на таком же принципе, тока в роли решетки- капельки воды.

7. Взаимодействие света с веществом. Фазовая скорость, показатель преломления и дисперсия (нормальная) вещества.

Взаимодействие света с веществом зависит от соотношения длины волны света и размеров частиц, на которые падает световой поток. Это взаимодействие происходит по законам геометрической оптики(отражение, преломление), если размеры объекта больше длины волны света. Если размеры частиц меньше половины длины

Дисперсия вещества - зависимость показателя преломления от длины волны проходящего света (или зависимость от длины волны фазовой скорости распространения электромагнитных волн).

Фазовая скорость электромагнитных волн в веществе при п1 превышает скорость света в вакууме. Почему это не противоречит теории относительности.

Фазовая скорость электромагнитной волны в воздушной линии без потерь равна скорости света.

Зависимость фазовой скорости электромагнитной волны в среде от частоты волны называется дисперсией. Среды, в которых наблюдается это явление, называются диспергирующими средами. Дисперсия электромагнитных волн отсутствует.

Показатель преломления вещества — величина, равная отношению фазовых скоростей света (электромагнитных волн) в вакууме и в данной среде  . Также о показателе преломления говорят для любых других волн, например, звуковых