24. Дифракция рентгеновских лучей

Рентгеновские лучи представляют собой электромагнитные волны с длиной волны  10^8 – 10^10 м.

Если кристаллическое тело рассматривать как совокупность параллельных атомных плоскостей, находящихся на расстоянии d10^10 м друг от друга, то для рентгеновских лучей его можно рассматривать естественной трехмерной дифракционной решеткой. (рис. 9).

Дифракционные максимумы:

a(cos – cos₀) = h,

b(cos – cos₀) = k,

c(cos – cos₀) = ,

где а,b,c – периоды кристаллической решетки по трем осям; ₀,₀,₀ – углы, образованные падающими лучами; ,, –углы, между рассеянными лучами и осями кристалла; h,k, –(индексы Миллера-порядок дифракц.).

Вторичные когерентные волны, отразившись от различных атомных слоев интерферируют между собой.

Дифракционный максимум : 2dsin = m,

где  – угол скольжения; d – период элементарной кристаллической решетки кристалла; m – порядок дифракционного максимума.

Дифракция рентгеновских лучей наблюдается в кристаллах, поликристаллах, аморфных телах, жидкостях и газах. Зависимость величины и пространственного распределения интенсивности рассеянного излучения от структуры и других физических характеристик образца легла в основу рентгено-структурного анализа.

25. Основы голографии

В методе учитываются при записи голограммы не только амплитуды, но и фазы рассеянных предметом интерферируемых волн.

В первых голограммах изображение было черно-белое.

Голограмма – это запись на чувствительном материале интерференционной картины, возникающей в результате взаимодействия волнового поля с опорной волной. Общая схема рис. 10.

Волна V₀- отраженная предметом П, складывается с опорной волной V_s от источника лазерного излучения. Опорная волна должна иметь простую форму или сферическую и быть когерентной по отношению к предметной волне.

В результате наложения волн V₀ и V_s возникает пространственная интерференционная картина (стоячая волна), представляющая собой систему поверхностей, на которых интенсивность волнового поля максимальна с чередующимися узловыми поверхностями, где интенсивность становится минимальной. Интерференционная картина записывается в прозрачной светочувствительной среде объемом V. После экспозиции и химической обработки голограммы в толще свето чувствительного материала формируется фотографическое изображение, распределение плотности которого моделирует распределение интенсивности в стоячей волне.

Для восстановления предмета нужно осветить его полностью со всех трех сторон.

26. Дисперсия света.

Дисперсией света – это зависимость показателя преломления вещества от частоты света или зависимость фазовой скорости света в веществе от частоты.

Следствием дисперсии света является разложение белого света в цветной спектр, при пропускании его через призму (рис. 1). Белый свет разделяется на семь основных цветов из-за свойств вещества призмы неодинаково преломлять лучи с различной длиной волны  и вновь смешивать в белый свет при их сложении (рис. 1).

Каждый цвет имеет набор частот в некотором интервале от  до .

Поэтому строго монохроматических лучей света с точно фиксированной длиной волны не существует. На практике монохроматическими считают лучи, для которых ∆λ / λ<< 1. Наиболее высокую степень монохроматичности имеет излучение лазера, для которого ∆λ / λ 10^7 .

В связи с этим переход от одного цвета к другому осуществляется плавно и непрерывно. Причем ширина цветных полос на экране от фиолетового до красного увеличивается.

Дисперсию называют нормальной, если показатель преломления вещества с увеличением частоты увеличивается, т. е. (dn / dv)> 0. Если же показатель преломления вещества с увеличением частоты уменьшается, то дисперсию называют аномальной, т. е. (dn / dv) < 0.

Опыты Ньютона и других исследователей показали, что с увеличением длины волны света показатель преломления уменьшается (нормальная дисперсия).

Используя метод скрещенных призм, Ньютон показал существование нормальной дисперсии света (рис. 2).

В зависимости от характера дисперсии групповая скорость (скорость распространения волны) света в веществе может быть как больше, так и меньше фазовой скорости (изменение фазы U).

Групповая скорость связана с фазовой скоростью:

.

В случае нормальной дисперсии (dn / dv)> 0, значит, u <v, а в случае аномальной дисперсии (dn / dv) <0, т. е. u>v. Согласно классической теории дисперсии под влиянием электрического поля падающей световой волны электроны атомов и молекул начинают совершать вынужденные колебания с той же частотой