Виды решеток

Отражательные: Штрихи нанесены на зеркальную (металлическую) поверхность, и наблюдение ведется в отраженном светеПрозрачные: Штрихи нанесены на прозрачную поверхность (или вырезаются в виде щелей на непрозрачном экране), наблюдение ведется в проходящем свете.

[править] Описание явления

Фронт световой волны разбивается штрихами решетки на отдельные пучки когерентного света. Эти пучки претерпевают дифракцию на штрихах и интерферируют друг с другом. Так как для каждой длины волны существует свой угол дифракции, то белый свет раскладывается в спектр.

[править] Формулы

Расстояние, через которое повторяются штрихи на решетке, называют периодом дифракционной решетки. Обозначают буквой d.

Если известно число штрихов (N), приходящихся на 1 мм решетки, то период решетки находят по формуле: 0,001 /N

Формула дифракционной решетки:

dsinα =kλ

где

d— период решетки,

α — угол максимума данного цвета,

k— порядок максимума,

λ — длина волны.

[править] Характеристики

Одной из характеристик дифракционной решетки является угловая дисперсия. Предположим, что максимум какого-либо порядка наблюдается под углом φ для длины волны λ и под углом φ+Δφ — для длины волны λ+Δλ. Угловой дисперсией решетки называется отношение D=Δφ/Δλ. Выражение для D можно получить если продифференцировать формулу дифракционной решетки

Таким образом, угловая дисперсия увеличивается с уменьшением периода решетки dи возрастанием порядка спектраk.

12, 9. Поляризация света

Согласно современным представлениям, свет представляет собой совокупность электромагнитных волн, которые излучаются отдельными атомами в виде порций (или квантов). На рис. 3.7 представлен фрагмент электромагнитной волны, излученной отдельным атомом. Поскольку акты излучения отдельных атомов никак не связаны между собой, то свет от естественных источников представляет собой совокупность электромагнитных волн, световой вектор которых колеблется беспорядочно во всех направлениях перпендикулярно лучу, причем все направления равновероятны. Такой свет называется неполяризованным (или естественным).

Поляризованным светом называется свет, в котором колебания светового вектора каким-то образом упорядочены. Если колебания светового вектора происходят в одной плоскости, то такой свет называется плоскополяризованным. Плоскость, в которой колеблется вектор , называется плоскостью поляризации. Если имеется преимущественное (но не единственное) направление светового вектора , то такой свет называется частично поляризованным.

Возможные случаи колебаний вектора в плоскости, перпендикулярной лучу, представлены на рис. 3.14.

Рис.3.14

а) естественный свет; б) плоскополяризованный свет; в) частично поляризованный свет

Подчеркнем, что луч перпендикулярен чертежу.

Свет естественных источников может приобрести частичную или полную поляризацию при взаимодействии с веществом. Поляризация состоит в выделении из светового пучка колебаний определенного направления. Для этой цели используют специальные устройства, например, призму Николя, пластинку турмалина, поляроид и т. д. Устройства, создающие поляризованный свет, называются поляризаторами. Глаз человека не отличает поляризованный свет от ествественного. Для анализа поляризованного света используется такое же, как поляризатор, устройство, которое называется анализатором.

Если плоскополяризованный свет, прошедший через поляризатор (П), падает на анализатор (А) (луч перпендикулярен чертежу, рис. 3.15), то через него будет пропущена составляющая

где E₀ - амплитуда света, прошедшего через поляризатор, E - амплитуда света, прошедшего через анализатор, α - угол между плоскостями пропускания колебаний поляризатора и анализатора.

Рис.3.15

Возведем в квадрат обе части уравнения (3.46). Так как интенсивность пропорциональна квадрату амплитуды (см. (3.34)), то получим:

Уравнение (3.47) представляет собой закон Малюса.

Интенсивность света, прошедшего поляризатор и анализатор, равна интенсивности света, прошедшего через поляризатор, умноженной на квадрат косинуса угла между плоскостями пропускания колебаний поляризатора и анализатора.

Если на поляризатор падает естественный свет, то интенсивность света уменьшается наполовину

.

При повороте анализатора вокруг луча можно найти его положение, при котором свет совсем не проходит. При ("скрещенные" поляризатор и анализатор) - I = 0. Это надежный способ убедиться в том, что свет полностью поляризован.