• Дифракція рентгенівських променів на кристалах. Фізичні основи голографії*

Умова (4.5.18) практично означає, що період дифракційної гратки повинен бути співмірним (бути одного порядку величини) з довжиною хвилі того випромінювання, яке повинно мати дифракцію на гратці. Отже, для радіохвиль метрового діапазону, наприклад, дифракційною граткою може слугувати навіть металевий паркан. Тоді як для рентгенівський променів (м) підібрати, або створити двовимірну дифракційну гратку із таким періодом важче. Проте, дифракційна гратка необов’язково мусить бути двовимірною, як це зображено на Мал.4.5.6. Вона може бути і тривимірною періодичною структурою із чергуванням прозорих та непрозорих об’ємів.

Зокрема, всі кристали мають періодичну побудову, причому характерні розміри атомів у кристалах є порядку м., а типові значення міжатомних проміжків складають приблизно м. Структура кристалів, таким чином, є ідеальною дифракційною граткою для рентгенівських променів, які так само є електромагнітними хвилями, лишень високої частоти та короткої довжини хвилі.

Розглянемо падіння рентгенівських променів під кутом на поверхню кристалу. Різниця ходу поміж променями 1 та 2 визначається відстанню поміж атомними площинами () та кутом падіння , як це видно з рисунку та простих геометричних міркувань:

(4.5.21)

Прирівнюючи різницю ходу (4.5.21) до цілого числа довжин хвиль отримаємо умови дифракційних максимумів під час дифракції рентгенівських хвиль на кристалах, або так звану умову Вульфа-Бреггів:

(4.5.22)

Дифракційні максимуми спостерігаються для відбитого від кристалу пучка рентгенівських променів, тому вони можуть бути зафіксовані як на люмінесцентному екрані, так, наприклад, і на фотоплівці.

Дифракція рентгенівських променів на кристалах дозволяє вивчати кристалічну структуру, оскільки дифракційна картина залежить від взаємного розташування атомів (міжплощинної відстані ). Спосіб вивчення кристалів має назву рентгеноструктурного аналізу.

Іншим важливим застосуванням дифракції є голографія. Голографія є фотографічним методом точного запису, відтворення та трансформації хвильових полів. Голографію запропонував у 1948 р. Д.Габор, який також запровадив сучасний термін голограма. Загальна схема голографічного запису зображена на Мал.4.5.7. Лазерне джерело освітлює предмет і одночасно надсилає прямий опорний світловий сигнал на світлочутливе прозоре середовище. На цьому середовищі змішуються і фіксуються світлові хвилі відбиті від предмету і опорний сигнал від джерела.

Оскільки як опорний сигнал, так і відбитий від предмету є когерентними, то вони формують в світлочутливому середовищі дифракційну картину (чергування максимумів та мінімумів інтенсивності світла). Ці максимуми і мінімуми фіксуються звичайним фотографічним способом.

Для читання голограми досить просто освітлити її лазерним променем в зворотному напрямі і змішати оптичний сигнал, що пройшов крізь зафіксовані темні та світлі ділянки голограми, з опорним сигналом від того самого лазерного джерела. На місті предмету сформується його голографічне зображення.

Факультет машинобудування
Лектор Дон Н.Л.		стор. 10 з 10