87. Дифракция света. Принцип Гюйгенса – Френеля.

Дифракцией света называют явление отклонения света от прямолинейного распространения. Возможность наблюдения дифракции зависит от соотношения длины волны и размеров неоднородностей.

Принцип Гюйгенса - Френеля. Согласно Гюйгенсу: каждая точка волновой поверхности, которой достигла в этот момент волна, является центром элементарных вторичных волн, их внешняя огибающая будет волновой поверхностью в последующий момент времени. Френель дополнил это положение Гюйгенса, введя представлением о когерентности вторичных волн и их интерференции. В таком обобщенном виде эти идеи получили название принципа Гюйгенса - Френеля. Для того, чтобы определить результат дифракции в некоторой точке пространства, следует рассчитать согласно принципу Гюйгенса - Френеля, интерференцию вторичных волн, попавших в эту точку от волновой поверхности

Соотношение между шириной щели и длиной волны на возможность наблюдения дифракционной картины для первых минимумов, которые ограничивают центральную светлую полосу имеет вид: sin  = / а , где а –ширина щели, - угол образованный направлением падающего пучка и нормалью к решетке.

Отсюда имеем  sin  1. Это означает, что при , вместо системы максимумов и минимумов весь экран слабо освещен.

87. Дифракционная решетка. Дифракционный спектр.

Дифракционная решетка - оптическое устройство, представляющее собой совокупность большого числа параллельных, обычно равноотстоящих друг от друга щелей.

Дифракционную решетку можно получить нанесением непрозрачных царапин (штрихов) на стеклянную пластину. Суммарную ширину щели aипромежутка bмежду щелями называют постоянной или периодом решетки:c = a + b

Пусть на решетку нормально падает плоскопараллельный пучок когерентных волн, то вторичные волны идущие по всевозможным направлениям, будут интерферировать, формируя дифракционную картину. Выберем некоторое направление вторичных волн под углом  относительно нормали к решетке. Лучи, идущие от крайних точек двух соседних щелей, имеют разность хода, равную с sin . Если это разность хода кратна целому числу длин волн, то при интерференции возникнут главные максимумы, для которых выполняются условия: (1) с sin  =  kгде k=0,1,2,3…- порядок главных максимумов. Они располагаются симметрично относительно центрального (k=0,=0). Равенство (1) является основной формулой дифракционной решетки. Между главными максимумами образуются минимумы (добавочные), число которых зависит от числа всех щелей решетки. Между любыми двумя соседними главными максимумами наблюдается N –1, удовлетворяющих условию: сsin  =  (N +1)/ N ,  (N +2)/ N  (2N -1)/ N 

При падении на решетку белого или иного немонохроматического света каждый главный максимум, кроме центрального, окажется разложенным в спектр. В этом случае k указывает порядок спектра. Таким образом, решетка, как и щель, является спектральным прибором, поэтому для нее существенны характеристики, которые позволяют оценить возможность различения (разрешения) спектральных линий.

Разрешение спектральных линий количественно оценивается разрешающей способностью, равной отношению длины волны к наименьшему интервалу длин волн, которые еще могут быть разрешены: R=/. R = kN – разрешающая способность дифракционной решетки тем больше, чем больше порядок k спектра и число N штрихов.