1. Моя освіта – реферати, конспекти, доповіді
  2. Фізика
  3. Дифракційна решітка – будова

Дифракційна решітка – будова

Практичний інтерес представляє випадок, коли в екрані є велика кількість N однакових отворів. При регулярному розташуванні отворів, коли їх орієнтація і відстань між ними однакові, різниця фаз між хвилями, дифрагувати від сусідніх отворів, має певне значення. Інтерференція цих хвиль суттєво впливає на дифракційну картину. Особливий інтерес представляє дифракція Фраунгофера на дифракційної решітці.
Дифракційна решітка являє собою плоску скляну або металеву поверхню, на якій нарізано дуже багато прямих рівновіддалених штрихів. Розглянемо найпростішу ідеалізовану решітку, що складається з однакових рівновіддалених паралельних щілин, зроблених в непрозорому екрані. Ширину щілини позначимо через b, ширину непрозорої частини між двома сусідніми щілинами – через a. Величина називається періодом решітки.
В решітці здійснюється багатопроменева інтерференція когерентних дифракційних пучків світла, що виходять від щілин решітки при її освітленні. Дифракційна картина спостерігається по методу Фраунгофера, тобто або на нескінченно віддаленому екрані, або в фокальній площині лінзи, поставленої на шляху дифрагованого світла.
Розташуємо паралельно решітці збирає лінзу, у фокальній площині якої поставимо екран (рис. 3.25). Для простоти будемо вважати, що на решітку падає нормально плоска світлова хвиля. Якщо коливання, що приходять в точку P від ​​різних щілин, некогерентного, результуюча картина від N щілин буде відрізнятися від картини, створюваної однієї щілиною, лише тим, що всі інтенсивності зростуть в N разів. Картина від усіх щілин доведеться на одне і те ж місце екрану (незалежно від положення щілини, центральний максимум лежить проти центру лінзи).
Якщо коливання від різних щілин є когерентним, то результуюча інтенсивність буде відрізнятися від (- інтенсивність, створювана однією щілиною в напрямку кута). Кожна з щілин решітки посилає світло в усіх напрямках, крім тих, які задовольняють умові (3.11). Отже, умова мінімуму для однієї щілини є також умовою мінімуму для всієї решітки.

Положення головних максимумів залежить від довжини хвилі. Тому при пропущенні через грати білого світла всі максимуми, крім центрального, разложатся в спектр, фіолетовий кінець якого звернений до центру дифракційної картини, червоний – назовні. Таким чином, дифракційна решітка являє собою спектральний прилад. Причому дифракційна решітка найсильніше відхиляє червоні промені. Знаючи постійну решітки d і вимірявши на досвіді кут дифракції, під яким знаходиться максимум відомого порядку m, можна з умови головного максимуму визначити довжину хвилі. Таким чином, дифракційна решітка розкладає складне світло в спектр, і, отже, являє собою оптичний прилад, призначений для аналізу спектрального складу електромагнітного випромінювання.

Роздільна здатність. Якщо в спектрі присутні дві лінії, довжини хвиль яких і незначно відрізняються, то можливість їх роздільного сприйняття визначається кутовим відстанню між максимумами інтенсивності та їх шириною. Ширина головного максимуму залежить від повного числа щілин решітки. При малому N максимуми розмиті, і, якщо вони розташовані близько один до одного, зливаються. Результуюча інтенсивність при цьому може мати різний вигляд, представлений на рис. 3.30. У випадку а обидва максимуму сприймаються як один. У випадку б між максимумами лежить мінімум.

Рис. 3.30
Два близьких максимуму сприймаються оком роздільно в тому випадку, якщо інтенсивність в проміжку між ними становить не більше 80% від інтенсивності максимуму. Згідно з критерієм, запропонованим Релєєм, таке співвідношення інтенсивностей має місце в тому випадку, якщо середина одного максимуму збігається з краєм іншого.

ПОДІЛИТИСЯ: