На головну

Дифракція Фраунгофера НА ОДНІЙ ЩІЛИНИ. дифракційна решітка

  1. C) однієї тисячі рублів
  2. II. Витрат на повернення навколишнього природного середовища в попередній стан;
  3. АКБ складається з 56 акумуляторних банок. ЕРС однієї акумуляторної банки 1,25В на-
  4. Альтернативні теорії міжнародної торгівлі
  5. Амплітудна гармонійна решітка
  6. Амплітудна модуляція з однією бічною смугою
  7. База даних по чотирьом філіям однієї фірми

Дифракція в паралельних променях або дифракція
 І. Фраунгофера (1787-1826 р) спостерігається в тому випадку, коли джерело світла і точка спостереження нескінченно віддалені від перешкоди, що викликав дифракцию.

Розглянемо дифракцію Фраунгофера від нескінченно довгої щілини. Нехай плоска монохроматична хвиля падає нормально площині вузької щілини шириною  (Рис.17. 2).

Оптична різниця ходу між крайніми променями МС і ND, що йдуть від щілини в довільному напрямку  дорівнює

 , (17.9)

де  - Підстава перпендикуляра, опущеного з т. М на промінь ND. Розіб'ємо відкриту частину хвильової поверхні в площині щілини MN на зони Френеля, які мають вигляд смуг, паралельних ребру М щілини. Ширина кожної зони вибирається так, щоб різниця ходу від країв цих зон дорівнювала  , Тобто всього на величині щілини вміститься  зон. Площина щілини збігається з хвильовим фронтом, тому що світло падає на щілину нормально; внаслідок цього всі точки хвильового фронту будуть коливатися в однаковій фазі. Амплітуди вторинних хвиль в площині щілини дорівнюватимуть.

Мал. 17. 2

З виразу (17.9) випливає, що число зон Френеля, що укладаються на ширині щілини, залежить від кута  . При інтерференції світла від кожної пари сусідніх зон Френеля амплітуда результуючих коливань дорівнює нулю, тому що коливання від кожної пари сусідніх зон взаємно гасять один одного.

Тобто якщо число зон Френеля парне, то

 , (17.10)

і в т. В спостерігається дифракційний мінімум (повна темрява).

якщо число зон Френеля непарне, то

 , (17.11)

і спостерігається дифракційну максимум,відповідний дії однієї нескомпенсованих зони Френеля.

В напрямку  щілину діє як одна зона Френеля, і в цьому напрямку світло поширюється з найбільшою інтенсивністю, тобто в т.  спостерігається центральний дифракційний максимум.

З умов (17.10) і (17.11) можна визначити напрями на точки екрану, в яких амплітуда, а отже і інтенсивність, дорівнює нулю

 . (17.12)

Розподіл інтенсивності на екрані, що отримується внаслідок дифракції (дифракційну спектр), Наведено на рис. 17.2.

Розрахунки показують, що інтенсивності в центральному і подальшому максимумах відносяться як: 0,047: 0,017: 0,0083: ..., тобто основна частина світлової енергії зосереджена в центральному максимумі.

Звуження щілини призводить до того, що центральний максимум розпливається, а інтенсивність зменшується.

Дифракція світла на дифракційної решітці має свої особливості, що знаходить практичне застосування. дифракційна решітка являє собою систему паралельних щілин рівної ширини а, що лежать в одній площині і розділених рівними по ширині проміжками b. Видимий в дифракційної решітці картина визначається як результат взаємного впливу йдуть від усіх щілин хвиль, що призводить до появи крім основних дифракційних максимумів і мінімумів додаткових мінімумів. Для дифракційної решітки, що має N щілин, між двома головними максимумами розташовується N-1 додаткових мінімуму, розділених вторинними максимумами. При цьому умовою головних мінімумів є умова, яке визначається виразом (17.10), умовою головних максимумів

 (17.13)

а умовою додаткових мінімумів

 може приймати цілочисельні значення, крім 0, N, 2, ...

Положення максимумів, як видно з виразу (17.13), залежить від довжини хвилі  . Тому при пропущенні через дифракційну решітку білого світла всі, крім центрального (m = 0), максимуми, будуть розкладені в спектр. Це дозволяє застосовувати дифракційну решітку як спектральний прилад.

Слід також зазначити, що в основу методу рентгеноструктурного аналізу покладено явище дифракції монохроматичних рентгенівських променів в полікристалічних тілах. Зазначений метод знаходить широке застосування для аналізу біологічних молекул і систем. Використовуючи зазначений метод, вчені Д. Уотсон і Ф. Крик встановили структуру ДНК і стали лауреатами Нобелівської премії в 1962 році.

Таким чином, в лекції розглянуті хвильові та квантові уявлення про природу світла. Представлені основні закономірності інтерференції світла. Введено поняття про інтерференційному мікроскопі. Описано дифракція світла, дифракція Фраунгофера на одній щілині, принцип дії дифракційної решітки.

58.

1. ПОЛЯРИЗАЦІЯ СВІТЛА. ЗАКОН Малюсом.
 Поляризаторами І АНАЛИЗАТОР

З теорії Максвелла випливає, що електромагнітні хвилі, Включаючи світлові, є поперечними: Вектори напруженостей електричного  і магнітного  полів хвилі взаємно перпендикулярні і коливаються перпендикулярно вектору швидкості поширення хвилі. Зазвичай при описі електромагнітних хвиль використовують вектор напруженості  електричного поля.

Світло являє собою сумарне електромагнітне випромінювання безлічі атомів. Світло зі всілякими рівноімовірними орієнтаціями вектора  (А, отже, і  ), Називається природним (Рис.18. 1а).

Мал. 18. 1

Світло, в якому напрямку коливань світлового вектора впорядковані, називається поляризованим.

Якщо в результаті зовнішніх впливів з'являється переважне, але не виняткове, напрямок коливань  , То мають справу з частково поляризованим світлом (Рис.18. 1б).

Світло, в якому вектор  коливається тільки в одному напрямку, перпендикулярному променю, називається плоскополяризованим (лінійно поляризованим, Рис 1в).

Площина, що проходить через напрямок коливань світлового вектора поляризованої хвилі і напрям поширення цієї хвилі, називається площиною поляризації.

Еліптично поляризоване світло - Світло, для якого вектор  (вектор  ) Змінюється з часом так, що його кінець описує еліпс, що лежить в площині, перпендикулярній променю.

Якщо еліпс поляризації вироджується в пряму, (при різниці фаз, рівній  або 0), то маємо справу з плоскополяризованим світлом, якщо в коло (при різниці фаз, рівній  і рівності амплітуд сигналів), то маємо справу з циркулярно поляризованим (поляризованим по колу) світлом.

ступенем поляризації називається величина

 (18.1)

и  , Відповідно, максимальна і мінімальна інтенсивність частково поляризованого світла, що пропускається аналізатором.

Для природного світла: и .

Для плоскополяризованого світла: и .

Природне світло можна перетворити в плоскополярізованний, застосовуючи поляризатори. Як поляризатора можуть бути використані анізотропні середовища, наприклад, кристали турмаліну.

Нехай природне світло падає перпендикулярно платівці турмаліну Т1, вирізаної паралельно оптичної осі ОО '(ріс.18.2). При обертанні кристала Т1 навколо напрямку променя змін інтенсивності минулого через пластинку, не спостерігається. Якщо на шляху променя розмістити другу платівку Т2, і обертати її навколо напрямку променя, то інтенсивність світла, що пройшло через пластинку, змінюється в залежності від кута  між оптичними осями кристалів за законом Малюса

 , (18.2)

и  - Відповідно, інтенсивності світла, що потрапляє на другий кристал, і вийшов з нього.

Мал. 18. 2

Інтенсивність пройшов через платівку світла змінюється від мінімуму (при  ) До максимуму (при  ) (Оптичні осі пластинок паралельні).

Платівка Т1, що перетворює природне світло в плоскополярізованний, є поляризатором. Платівка Т2, що служить для аналізу ступеня поляризації світла, називається аналізатором. Обидві пластини зовсім однакові.

Якщо природне світло пропустити через 2 поляризатора, головні площини яких утворюють кут  , То з першого вийде плоскополярізованний світло, інтенсивність якого  , З другого, відповідно до виразу (18.2), вийде світло інтенсивністю  . Інтенсивність світла, що пройшло два поляризатора, визначається

 (18.3)

звідки  (Поляризатори паралельні) і  (Поляризатори схрещені).

59.



ІНТЕРФЕРЕНЦІЯ СВІТЛА | Подвійне променезаломлення

СИЛА ЛОРЕНЦА | Діа- і парамагнетизм. | намагніченість | геомагнітне поле | Квазістаціонарним ТОКИ. МЕТОД векторної діаграми | РЕЗОНАНС НАПРУГ | ПОТУжНіСТЬ ЦЕПИ змінного СТРУМУ | ЗАКОНИ ЕЛЕКТРОЛІЗУ | ЕЛЕКТРИЧНІ ЯВИЩА В БІОЛОГІЧНИХ ТКАНИНАХ | ФІЗИЧНІ ОСНОВИ ЕЛЕКТРОКАРДІОГРАФІЇ |

© um.co.ua - учбові матеріали та реферати