Для связи в whatsapp +905441085890

Дифракционная решётка в физике

Дифракционная решётка

Дифракционная решётка — оптический элемент, представляющий собой совокупность большого числа регулярно расположенных штрихов (канавок, щелей, выступов), нанесенных тем или иным способом на плоскую или вогнутую оптическую поверхность.

Дифракционная решётка (рис. 171) используется в спектральных приборах в качестве диспергирующей системы для пространственного разложения электромагнитного излучения в спектр. Фронт световой волны, падающий на дифракционную решётку, разбивается её штрихами на отдельные когерентные пучки, которые, претерпев дифракцию на штрихах, интерферируют, образуя результирующее пространственное распределение интенсивности света — спектр излучения.

Дифракционная решётка в физике
Рис. 171
Дифракционная решётка в физике
Рис. 172

Рассмотрим элементарную теорию дифракционной решётки. Если ширина прозрачных щелей равна Дифракционная решётка в физике, а ширина непрозрачных промежутков — Дифракционная решётка в физике, то величину Дифракционная решётка в физике называют периодом решётки.
Пусть на решётку (рис. 172) падает плоская монохроматическая волна длиной Дифракционная решётка в физике. Вторичные источники в щелях создают световые волны, распространяющиеся по всем направлениям. Найдём условие, при котором волны, распространяющиеся от щелей в направлении, определяемом некоторым углом Дифракционная решётка в физике, усиливают друг друга. Разность хода между волнами от краёв соседних щелей равна длине отрезка Дифракционная решётка в физике. Если на этом отрезке укладывается целое число длин волн, то волны от всех щелей, складываясь, будут усиливать друг друга. Из треугольника Дифракционная решётка в физике находим длину катета Дифракционная решётка в физике. Максимумы будут находиться под углом Дифракционная решётка в физике, определяемым условием:

Дифракционная решётка в физике
(3.36)

где Дифракционная решётка в физике

При выполнении условия (3.36) усиливаются волны, идущие не только от одного из краёв щелей, а от всех точек щелей, т. к. каждой точке в первой щели соответствует точка, находящаяся на расстоянии Дифракционная решётка в физике во второй щели, поэтому разность хода вторичных волн, испускаемых этими точками, равна Дифракционная решётка в физике, и они усиливаются.
Для наблюдения интерференционной картины диафрагировавших лучей за решёткой помещают линзу, а в её фокальной плоскости — экран. На экране появляется изображение щелей — система цветных полос, каждая из которых соответствует спектру Дифракционная решётка в физике порядка. В центре экрана — белая полоса, это спектр нулевого порядка Дифракционная решётка в физике, для которого максимумы всех длин волн не зависят от угла Дифракционная решётка в физике. Чем больше длина волны, тем дальше располагается максимум интенсивности от центрального пятна.

Дифракционная решётка в физике
Рис. 173. Интенсивность света за дифракционной решёткой

Между максимумами расположены минимумы интенсивности. Чем больше число щелей, тем более резко очерчены максимумы и тем более широкими минимумами они разделены (рис. 173). При использовании решёток в различных областях спектра и при небольших порядках спектра Дифракционная решётка в физике число штрихов на 1 мм составляет: в ультрафиолетовой области — Дифракционная решётка в физике штрих/мм, в видимой области — Дифракционная решётка в физике штрих/мм, в инфракрасной области — Дифракционная решётка в физике, штрих/мм. Для рентгеновского излучения Дифракционная решётка в физике дифракционными решётками служат монокристаллы, атомы и молекулы которых, расположенные в узлах кристаллической решётки, образуют трёхмерную структуру. Для радиоволн используют проволочные решётки, период которых соизмерим с длиной волны Дифракционная решётка в физике.

Эта лекция взята со страницы лекций по всем темам предмета физика:

Предмет физика

Возможно эти страницы вам будут полезны:

Опыт Юнга в физике
Дифракция света в физике
Дисперсия света в физике
Основной закон релятивистской динамики в физике