Difrakcijska svjetlost pokazuje bjelju svjetlost. Školska enciklopedija Difrakcija rendgenskih zraka u kristalima i rendgenska strukturna analiza

One kodifikator EDI: difrakcija svjetlosti, difrakciona rešetka.

Ako postoji problem sa putem, onda će se to dogoditi difrakcija - Izuzetna konveksnost od pravolinijskog proširenja. Ovo poboljšanje ne treba svesti na izobličenje ili savijanje, kao ni na izobličenje u toku promjena nakon promjene indikatora slomljene sredine.

Neka, na primjer, ravan komad papira padne na ekran uske širine (slika 1). Na izlazu iz razmaka nalazi se nit koja se razilazi, a ovo razdvajanje se povećava zbog promjene širine jaza.

U stvari, manifestacije difrakcije su izraženije od ostalih transkodiranja. Najveća difrakcija se opaža u fazama kada je veličina manja od reda veličine. Sam takav um može biti zadovoljan širinom jaza na sl. 1.

Difrakcija, kao i interferencija, utiče na sve vrste materijala – mehaničke i elektromagnetne. Vidljiva svjetlost je značajan gubitak elektromagnetnih kola; ono što se može izbeći
difrakcija svjetlosti.

Dakle, na sl. Slika 2 prikazuje difrakcionu sliku dobijenu kao rezultat prolaska lasera kroz malu rupu prečnika 0,2 mm.

Mi bachimo, kako i treba da bude, je centralna svetla tačka; Daleko, tamno područje se širi izvan plamena - geometrijska senka. Osim centralnog područja - umjesto jasne granice između svjetla i sjene! - idu svijetli i tamni krugovi koji su označeni. Dalje prema centru, svjetlosni prstenovi postaju manje svijetli; smrad se postepeno uočava u senci.

Nagađam smetnje, zar ne? Tse vona ê; podaci prstena i maksimumi i minimumi interferencije. Kakva je to smetnja? Uskoro ćemo to shvatiti i uskoro će biti jasno zašto se izbjegava difrakcija.

Prije toga, ne možemo a da se ne prisjetimo prvog klasičnog eksperimenta s interferencijom svjetlosti - svjedočanstva Younga, koji je otkrio fenomen difrakcije.

Jungovo svedočenje.

Svaki eksperiment sa svjetlosnom interferencijom uključivao bi neku metodu razdvajanja dvije svjetlosne koherentne linije. Što se Fresnelovih ogledala tiče, kao što se sjećate, koherentne slike su imale dvije slike iste slike, uzete iz oba ogledala.

Sama jednostavna ideja, Yaka je krivila sebe za sve, udarila u napad. Probušimo dva komada kartona i stavimo ih ispod uspavanih prolaza. Ovi otvori će biti koherentni sekundarni izvori svjetlosti, fragmenti primarnog izvora jedne stvari - Sunca. Zatim, na ekranu u području preklapanja greda koje odstupaju od otvora, možemo stvoriti interferencijski uzorak.

Takve dokaze davno prije Janga iznijeli su talijanski naučnici Francesco Grimaldi (zbog difrakcije svjetlosti). Međutim, smetnja nije spriječena. Zašto? Dijeta nije baš jednostavna, a razlog leži u činjenici da Sontse nije točkast, već dugačak (veličina Sontsea iznosi 30 kilograma). Disk puha se sastoji od mnogo tačnih jezgara, od kojih svaka proizvodi svoj vlastiti interferentni obrazac na ekranu. Preklapajući se, jedan drugog „razmazuje“ oko slike, a kao rezultat toga, na ekranu se pojavljuje ujednačeno osvetljenje područja gde se snopovi preklapaju.

Ako je Sunce natprirodno “veliko”, onda ga je potrebno kreirati pojedinačno tacka pervinne dzherelo. Ovom metodom Jung ima mali prednji otvor (slika 3).

Mala 3. Jungova šema

Ravan kralježnice pada na prvi otvor, a iza otvora izlazi svjetlosni konus koji se širi kao rezultat difrakcije. Dopire do sljedeća dva otvora, koji postaju jezgra dva koherentna svjetlosna konusa. Osa sada - zbog preciznosti primarne jezgre - u području preklapanja čunjeva postoji interferentni uzorak!

Thomas Young je izveo ovaj eksperiment, mjereći širinu interferentnih tama, koristeći formulu i, nakon druge formule, prvo izračunavajući maksimalnu količinu vidljive svjetlosti. Zbog toga smo dostigli broj slavnih ličnosti u istoriji fizike.

Huygens-Fresnel princip.

Formula za Huygensov princip je prikladna: kožnu tačku, dobijenu prije spinalnog procesa, formiraju sekundarne sferične spinule; Ovi repovi se šire od centra, sa svih strana i nalažu se jedan na jedan.

Ali za to je kriva prirodna ishrana: šta znači "superimponirano"?

Huygens je sveo svoj princip na čisto geometrijsku metodu uspostavljanja nove površine kičme kao prvobitnog doma sfera koje se šire od kožne tačke izlazne površine kičme. Huygensove nuspojave nisu matematičke sfere, ali nisu stvarne; Ovaj ukupni efekat se manifestuje samo na staroj i na novoj površini bora.

U ovom pogledu, Huygensov princip ne daje nikakve dokaze o ishrani, što znači da proces širenja kičme nema isti učinak kao preokret. Neobjašnjeno, izgubljeni su i detektori difrakcije.

Modifikacija Huygensovog principa dogodila se prije više od 137 godina. Augustin Fresnel zamijenio je dodatne Hajgensove geometrijske sfere stvarnim, pretpostavljajući da ometati jedan po jedan.

Huygens-Fresnel princip. Točka kože na površini kralježnice sadrži jezgro sekundarnih sfernih bodlji. Svi ovi sekundarni kablovi su koherentni zbog svoje sličnosti sa primarnim kablom (i stoga mogu interferirati jedan s drugim); Ovaj proces u previše prostora rezultat je interferencije sekundarnih elemenata.

Fresnelova ideja ispunila je Huygensov princip fizičkim elementom. Druga pera, ometajući se, guraju jedno drugo oko svojih pernastih površina ravno naprijed, osiguravajući da se šira pera drže podalje. A u smjeru "nazad", uočava se njegovo ometanje izlaznog kruga, izbjegava se međusobno gašenje, a povratni krug se ne utječe.

Zokrema se tu lagano širi, a druge se iglice spajaju jedna s drugom. A na lokalitetima slabljenje sekundarne loze dovodi do zamračenja parcela i otvorenog prostora.

Huygens-Fresnelov princip određuje važnu fizičku ideju: hvilya, nakon što je napustila svoje jezgro, smije da "živi svojim životima" i više neće biti ostavljena. Nove parcele preplavljuju prostranstvo, dok se područje dalje širi kao rezultat interferencije sekundarnih parcela, probuđenih na različitim mjestima u prostranstvu dok tunel prolazi.

Kako Huygens-Fresnel princip objašnjava fenomen difrakcije? Zašto, na primjer, postoji difrakcija na otvoru? Na desnoj strani, sa neisječene ravne površine kičme koja pada, otvor ekrana otkriva mali disk koji se upali, a zatim nastaje svjetlosno polje kao rezultat interferencije sekundarnih mlaza, rastući ih više nema na cijelom avion, ali samo na ovom disku. Naravno, nove drvene površine više neće biti ravne; Proces razmjene postaje iskrivljen, a zrno počinje da se širi u različitim smjerovima, kao što je klip. Igla obilazi rubove otvora i prodire u područje ​​geometrijske sjene.

Bočne igle, koje oslobađaju različite točke obrubljenog svjetlosnog diska, interferiraju jedna za drugom. Rezultat interferencije je naznačen razlikom u fazama sekundarnih komponenti i leži u izvoru promjena. Rezultat je razgraničenje maksimuma i minimuma interferencije – što smo pokazali na Sl. 2.

Fresnel ne samo da je dopunio Huygensov princip važnom idejom koherentnosti i interferencije sekundarnih elemenata, već je došao i do svoje poznate metode za najveće difrakcijske zadatke, osnovu za tzv. Fresnel zone. Proučavanje Fresnelovih zona nije uključeno do školskog programa - o njima ćete učiti na kursu fizike. Ovdje možemo samo nagađati da je Fresnel, usred svoje teorije, uspio objasniti naš prvi zakon geometrijske optike - zakon pravolinijskog širenja svjetlosti.

Difrakcijske čestice.

Difrakcijske zrake su optički uređaj koji vam omogućava da odaberete raspoređeno svjetlo na spektralnoj memoriji i zatamnite trenutne vrijednosti. Efekti difrakcije mogu biti pronicljivi i briljantni.

Pogledaćemo viziju difrakcionih zraka. Sastoji se od velikog broja širinskih pukotina, razdvojenih širinskim prazninama (sl. 4). Lako je proći kroz jaz; Ne puštajte svjetlost kroz praznine. Vrijednost se naziva period.

Mala 4. Difrakcijske čestice

Difrakcioni zrnci pripremaju se pomoću takozvane mašine za podelu, koja se koristi za nanošenje poteza na površinu stakla ili prozirnog ražnja. U ovom slučaju, potezi se pojavljuju kao praznine, a nezauzeti prostori se pojavljuju kao praznine. Ako, na primjer, difrakciona rešetka sadrži 100 linija po milimetru, tada je period takve rešetke konzistentniji: d = 0,01 mm = 10 µm.

Prvo se čudimo kako jednobojna svjetlost prolazi kroz rešetke, poput svjetlosti strogo pjevanog božićnog drvca. Drugi kundak monokromatskog svjetla je laserski pokazivač (dubina je oko 0,65 mikrona).

Na sl. 5, imamo takvu liniju da ona pada na jednu od tačaka difrakcije standardnog skupa. Praznine se šire okomito, a na ekranu iza žljebova povremeno se iscrtavaju okomite pruge.

Kao što razumete, ovo je slika interferencije. Difrakcijske čestice dijele padajući val u niz koherentnih zraka, koji su raspoređeni u svim smjerovima i interferiraju jedan za drugim. Dakle, na ekranu se jasno vide maksimumi i minimumi smetnji – svetle i tamne nijanse.

Teorija difrakcionog zračenja je još složenija i pojavljuje se u svom punom obimu daleko izvan okvira školskog programa. Trebali biste znati više od elementarnih govora povezanih s jednom formulom; Ova formula pokazuje položaje maksimuma svjetline na ekranu iza difrakcijske rešetke.

Pa, nemojmo biti pogođeni difrakcijskim oštećenjem; ravan monokromatski uzorak s vremenom pada (slika 6). Dovžina je drevna.

Mala 6. Difrakcija zraka

Za veću jasnoću uzorka interferencije, možete postaviti sočivo između ivica i ekrana, a ekran postaviti u žižnu ravan sočiva. Ove sekundarne niti, koje idu paralelno sa različitim pukotinama, biće locirane u jednoj tački na ekranu (bočni fokus sočiva). Ako je ekran predaleko, nema posebne potrebe za sočivom - zamjenom koja dolazi Ja ću dati poen Ekrani sa različitim prorezima biće skoro paralelni jedan s drugim.

Hajde da pogledamo druga pera koja umiru na uglu. Razlika u toku između dva perja, koja ide prema zglobnim pukotinama, uporediva je sa malom krakom rektuma sa hipotenuzom; Ili, u isto vrijeme, ova razlika u toku drevne noge trikutane. Aleksandr Kuta je drevni, fragmenti su oštri, sa međusobno okomitim stranicama. Od sada, naš masakr je prastar.

Maksimalne smetnje se izbjegavaju u ovim epizodama, ako je razlika u toku ista kao prije:

(1)

Uz konačnu cijenu, sve iglice koje dolaze iz raznih pukotina bit će presavijene u fazu i prosijati jedna drugu. Sočivo ne pravi nikakvu dodatnu razliku u svom kretanju – nije bitno onima koji kroz sočivo prolaze na različite načine. Zašto se ponašati ovako? Ne ulazimo u cijelu ovu raspravu; fragmenti ove rasprave prelaze granice fizike.

Formula (1) vam omogućava da znate šta da postavite direktno na maksimum:

. (2)

Kada ga uklonimo centralni maksimum, ili maksimum nulte narudžbe Razlika u toku svih sekundarnih faza koje prolaze bez ventilacije jednaka je nuli, a u centralnom maksimumu faze se sabiraju sa nultim zbirom faza. Centralni maksimum je centar difrakcionog uzorka, najsjajniji od maksimuma. Difrakcijski uzorak na ekranu je simetričan u odnosu na centralni maksimum.

Prilikom uklanjanja posjekotine:

Ovaj rez se postavlja direktno na maksimumi prvog reda. Ima ih dva, a uzgajaju se simetrično do centralnog maksimuma. Svjetlina na maksimumima prvog reda je manja, a niža na centralnom maksimumu.

Slično, recimo:

Vín stavi direktno maksimumi različitog reda. I njih su dvije, a također su raspoređene simetrično do središnjeg maksimuma. Svjetlina na maksimumima različitog reda je manja, a svjetlina na maksimumima prvog reda.

Orijentacijski obrazac pravaca prema maksimumima prva dva reda prikazan je na Sl. 7.

Mala 7. Maksimum prva dva reda

Vzagali, dva simetrična maksimuma k Redoslijed je označen sa:

. (3)

Kada je veličina mala, nazovite je malim. Na primjer, na µm i µm maksimumi prvog reda se šire ispod reza. k poredak se postepeno mijenja zbog rasta k. Koliko maksimuma možete postići? Lako je pratiti dodatnu formulu (2). Ako sinus ne može biti veći od jedan, tada:

Sami Vikoristovi brojčani podaci se, zapravo, odbacuju: . Dakle, najveći mogući poredak za maksimalnu datu vrijednost je 15.

Divite se smokvi. 5 . Na ekranu se nalazi 11 maksimuma. Ovo je centralni maksimum, kao i dva maksimuma prvog, drugog, trećeg, četvrtog i petog reda.

Uz pomoć difrakcijskih zraka, možete se suočiti s nepoznatom količinom boli. Usmjeravamo snop svjetlosti na rešetku (čiji nam je period poznat), čini se da je na maksimumu prvog
red, koji je predstavljen formulom (1) i može se ukloniti:

Faktori difrakcije kao spektralni uređaj.

Ono što smo najviše vidjeli je difrakcija monohromatskog svjetla, a to je laserski snop. Često je majka dovedena udesno nemonokromatski viprominyuvannyam. Postoji ludilo različitih jednobojnih cvjetova koji čine domet ovu promociju. Na primjer, bijela je svijetla - ista je u cijelom vidljivom rasponu, od crvene do ljubičaste.

Optički uređaj se zove spektralno Ovo vam omogućava da razbijete svjetlost na monohromatske komponente i na taj način pratite spektralnu distribuciju svjetlosti. Najjednostavniji spektralni uređaj, kao što znate, je prizma. Difrakciona rešetka se također mora postaviti ispred spektralnih uređaja.

Prihvatljivo je da više svjetlosti pada na difrakcijske čestice. Vratimo se na formulu (2) i razmislimo o tome kakve se ideje iz nje mogu napraviti.

Položaj središnjeg maksimuma () leži u dovzhinya hvyli. U centru difrakcionog uzorka oni će konvergirati sa nultom razlikom u kretanju Brkovi monohromatski elementi bele svetlosti. Takođe na centralnom maksimumu volimo jarko bijelu smugu.

A osa položaja maksimuma je po redu veličine. Chim manje, tim manje kut za ovo. Tom do maksimuma k Redom su monokromatske nijanse podijeljene u prostor: najbliže središnjem maksimumu izgledaju ljubičasto tamne, najdalje su crvene.

Pa, kod stanja kože, lakoća se dijeli na gradacije u spektar.
Maksimum prvog reda svih monohromatskih komponenti čini spektar prvog reda; Zatim postoje spektri drugog, trećeg ili drugog reda. Spektar boje kože izgleda kao tamna tamna boja, koja uključuje sve boje - od ljubičaste do crvene.

Difrakcija bijele svjetlosti prikazana je na Sl. 8 . U centralnom maksimumu je bijela mrlja, a sa strane dva spektra prvog reda. U rastućem svijetu, boja glatke se mijenja od ljubičaste do crvene.

Ovi difrakcijski efekti omogućavaju praćenje spektra, odnosno provođenje jasne analize spektralnog sastava spektra. Najvažnija prednost difrakcionog gubitka je mogućnost ćelijske analize - kao što je ranije rečeno, mi u tome možemo pomoći vimiruvate Dovzhina Khvil. U ovom slučaju, postupak vimiryuvannya je vrlo jednostavan: u stvari, potreban je samo maksimum za vimiryuvannya.

Prirodni krakovi difrakcijskih zraka, kao i u prirodi, su perje ptica, krila pahuljica, sedefasta površina morske školjke. Yakshcho, prišavši bliže, začudio se sonyachne light, tada možete poboljšati zabranu oko njega. Naše akcije u ovom slučaju su poput uvida u uzorke difrakcije na Sl. 6 i kao sočivo dolazi optički sistem roga i kristala.

Spektralnu distribuciju bijele svjetlosti, koju daje difrakciona rešetka, najlakše je uočiti gledajući originalni CD (slika 9). Ispostavilo se da tragovi na površini diska stvaraju difrakcijsku rešetku koja se izbija!

Zi spívídnoshenya d grijeh j = ml jasno je da su pozicije glavnih maksimuma, pored centralnog ( m= 0); l. Zato što su boje osvijetljene bijelim ili drugim nemonokromatskim svjetlom, tada za različite vrijednosti l Svi difrakcijski maksimumi, osim centralnog, izgledaju prostorno razdvojeni. Kao rezultat toga, u difrakcijskom uzorku rešetke, koja je osvijetljena bijelom svjetlošću, središnji maksimum izgleda kao bijeli tamni, a reshta izgleda kao dugina tamna, što se naziva difrakcijski spektri prvog ( m= ± 1), ostalo ( m= ± 2) itd. naređenja. U spektrima poretka kože, najveća snaga će biti crvenih razmjena (sa velikim vrijednostima l, zato greh j ~ 1 / l), a najmanje su ljubičaste (sa manjim vrijednostima l). Spektri su jasniji (u rasponu boja), što je veća širina N osvetiti se. To je rezultat činjenice da je linearna širina maksimalno proporcionalna broju širina N). Maksimalan broj difrakcijskih spektra koji se mora izbjeći dat je odnosom (3.83). Takođe, difrakciona rešetka vibrira preklapanje i istaknutost monohromatskih skladišta. izvrši harmonijsku analizu vibracije koju proizvodi.

Snaga difrakcione rešetke rasporediti u skladištu harmonika i vikoristike u spektralnim uređajima - uređajima, pružaocima usluga za praćenje spektralnog skladišta viprominiranja, zatim. Da bi se ocrtao spektar, varira i određuje intenzitet svih monohromatskih komponenti. Principijelni dijagram spektralnog aparata prikazan je na sl. 6. Svjetlo iz džerela, koje je vidljivo, izlije se na ulazni otvor. S Podesit ću ono što se nalazi u fokalnoj ravni kolimatorskog sočiva L 1 . Ravni dio zavojnice, koji nastaje pri prolasku kroz kolimator, pada na disperzioni element D, Koji tip difrakcione rešetke se analizira. Nakon zamjene prostranog poda sa disperzivnim elementom, izlazno (komorno) sočivo L 2 stvara monokromatsku sliku ulaznog proreza na naizmjeničnim različitim grebenima u fokalnoj ravni. F. Slike (spektralne linije) u svojoj ukupnosti čine spektar posmatrane vibracije.

Kao spektralni uređaj, difrakcionu rešetku karakterizira fina i linearna disperzija, široko područje disperzije i odvojena distribucija. Kao spektralni uređaj, difrakcionu rešetku karakterizira fina i linearna disperzija, široko područje disperzije i odvojena distribucija.

Kutova disperzija Dj karakteriše promjenu u kvaliteti života j zamijeni me za kusur yogo dovzhiny hvili l i označen je kao

Dj= dj / dl,

de dj- ugao linije između dvije spektralne linije koje se dijele nakon dužeg vremenskog perioda dl. Diferencijalni odnosi d grijeh j = ml, može se otkazati d cos j× j¢l = m, zvijezde

Dj = j¢l = m / d cos j.

Između malih cos j@ 1, to se može staviti

Dj@m / d.

Linearna disperzija je određena izrazom

D l = dl / dl,

de dl- Linearna linija između dvije spektralne linije, koje se razlikuju prema posljednjoj liniji dl.

3 sl. 3.24 to je jasno dl = f 2 dj, de f 2 – žižna daljina sočiva L 2. S tim u vezi, postoji neosporan odnos koji ovo povezuje linearna disperzija:

D l = f 2 Dj.

Spektar sudskih naloga se može preklapati. Stoga spektralni aparat postaje neefikasan za praćenje određenog dijela spektra. Maksimalna širina D l Spektralni interval posmatrane varijacije, ako se spektri podređenih redova i dalje preklapaju, naziva se oblast jake disperzije ili disperzivna oblast spektralnog aparata. Ne dozvolite da bol od nekog pada na rešetku i spriječi vas da ležite u intervalima l prije l+D l. Maksimalna vrijednost D l, kada preklapanje spektra još nije uočeno, može se mentalno izračunati preklapanje desnog kraja spektra m- narudžba za dovzhiny hvili l+D l na lijevom kraju spektra

(m+ 1). red za dovžini hvili l, onda. u tvom umu

d grijeh j = m(l+D l) = (m + 1)l,

D l = l / m.

Zasebna zgrada R Spektralni uređaj karakterizira sposobnost uređaja da proizvodi dvije bliske spektralne linije jednu pored druge i naznačen je postavkama

R = l / d l,

de d l- Postoji minimalna razlika između dvije spektralne linije, u kom slučaju se obje linije tretiraju kao zasebne spektralne linije. Veličina d l nazvana posebna spektralna stanica. Kao rezultat difrakcije na širokom otvoru sočiva L Spektralnu liniju kože 2 spektralni aparat prikazuje ne kao liniju, već kao difrakcijski uzorak, koji dijeli intenzitet sinc 2 funkcije. Dakle, kako se spektralne linije razlikuju

Ako nisu koherentne, onda se rezultujući uzorak difrakcije stvara takvim linijama, koje će jednostavno biti superponirane na uzorke difrakcije u blizini kožnog pukotina; rezultujući intenzitet je jednak zbiru intenziteta obe linije. Prema Rayleighovom kriteriju, spektralne linije sa bliskim dolinama lі l + d l poštovani od onih kojima je dozvoljeno, kao što su poznati na takvom mestu d l da vodeći difrakcijski maksimum jedne linije prati svoj put do prvog difrakcionog minimuma druge linije. U ovoj tački na krivulji distribucije ukupnog intenziteta (slika 3.25) stvara se pad (sa dubinom većom od 0,2 I 0 , de I 0 – maksimalni intenzitet, ali isti za obje spektralne linije), što omogućava oku da takvu sliku percipira kao subspektralnu liniju. U drugom slučaju, dvije blisko raširene spektralne linije su komprimirane kao jedna proširena linija.

Stanovishte m-ti maksimum difrakcije glave, što je u skladu sa prošlim vekom l označeno koordinatama

x¢ m = f tg j@f grijeh j = ml f/ d.

Slično poznat i postaje m-ti maksimum, koji odgovara prošlom veku l + d l:

x¢¢ m = m(l + d l) f / d.

Uz pomoć Rayleigh kriterija, položaj između ovih maksimuma postaje

D x = x¢¢ m - x¢ m= md l f / d

jedan od njihove pune širine d x = l f / d(Ovdje je, zapravo, širina određena prvom nulom intenziteta). Znamo zvezde

d l= l / (mN),

I, stoga, odvojena struktura difrakcione rešetke kao spektralnog uređaja

Dakle, veličina difrakcione rešetke je proporcionalna broju praznina N po redu spektra m. Poklavši

m = m max @d / l,

Maksimalno razdvajanje je dozvoljeno:

R max = ( l /d l)max = m max N@L/ l,

de L = Nd- Širina radnog dijela rešetke. Zapravo, maksimalno odvajanje rešetki određeno je samo širinom radnog dijela rešetke i prosječnom dubinom rezultirajuće vibracije. Svesno R max , znamo minimalni interval razdvajanja između dana:

(d l) min @l 2 / L.

Raspodjela svega u optički homogenoj sredini je jednostavna, ali u prirodi postoji nizak nivo izgleda, gdje je moguće izbjeći dehidraciju uma.

Difrakcija- ukrštena je manifestacija svijetlih grana. U školskoj fizici postoje dva sistema difrakcije (sistemi pri prolasku kroz vazduh u kojima se difrakcija izbegava):

• difrakcija na prorezu (ravni otvor)
• difrakcija na rešetki (skup jednakih udaljenosti, jedna vrsta jednog proreza)

- Difrakcija na ravnom otvoru (slika 1).

Mala 1. Difrakcija na pukotini

Neka se području zada širina, širina, na koju snop svjetlosti A pada pod direktnu putanju. Većina svjetlosti prolazi na ekran, drugi dio promjena opada na rubovima jaza (tako da sija daleko iz njegovog primarnog pravca ku). Zatim ćete mijenjati jednu po jednu kako biste poboljšali uzorak difrakcije na ekranu (sjenčanje svijetlih i tamnih područja). Pogled na zakone interferencije je složen, zasnovan na glavnim konceptima.

Difrakcijski uzorak na ekranu se sastoji od područja koja se sastoje od difrakcijskih maksimuma (najsvjetlije oblasti) i difrakcijskih minimuma (najtamnije oblasti). Ova slika je simetrična u odnosu na središnji svjetlosni snop. Opisani su položaji maksimuma i minimuma gdje je vertikalna linija vidljiva, a leže unutar veličine zazora i dubine padajuće vibracije. Položaj ovih područja može se znati iz više relacija:

• za difrakcijske maksimume

Maksimum nulte difrakcije je centralna tačka na ekranu ispod proreza (slika 1).

• za minimume difrakcije

Visnovok: potrebno je voditi računa o umovima odjela: mora se znati maksimum ili minimum difrakcije i vikoristika odgovarajućeg odnosa (1) ili (2).

Difrakcija difrakcionom rešetkom.

Difrakciona rešetka je sistem koji se sastoji od pukotina koje su raspoređene na jednakim udaljenostima (slika 2).

Mala 2. Difrakcijske čestice (promeni)

Dakle, baš kao i za prazninu, nakon difrakcijske rešetke na ekranu se uočava difrakcijski uzorak: razlika između svijetlih i tamnih područja. Cijela slika je rezultat interferencije izmjena svjetlosti jedna za drugom, što rezultira time da je slika iz jedne fisure prožeta promjenama iz drugih fisura. Ovaj difrakcijski uzorak nastaje zbog broja fisura, njihove veličine i blizine.

Uveli smo novi koncept - trajni efekti difrakcije:

Položaji maksimuma i minimuma difrakcije:

• za maksimume difrakcije glave(sl. 3)

VIZNACHENNYA

Difrakcijske zrake Zovu ga spektralni uređaj, koji je sistem od nekoliko pukotina razdvojenih neprobojnim prazninama.

U praksi je prilično uobičajeno stvaranje jednodimenzionalnih difrakcionih zrna, koja se sastoje od paralelnih praznina iste širine, koje se nalaze u istoj ravni, a koje su podijeljene na neprozirne praznine jednake širine. Takvi potezi se pripremaju pomoću posebne mašine za rezanje, gdje se paralelni potezi nanose na ploče i nabore. Broj takvih poteza može biti veći od hiljadu po milimetru.

Najcjenjenije su difrakcijske zrake. Ovo je kolekcija zapleta koji pobjeđuju svjetlo od zapleta koji pobjeđuju svjetlo. Takve rešetke imaju uglačanu metalnu ploču, na koju se rezačem nanose potezi koji lagano svijetle.

Difrakcijski uzorak na grebenima rezultat je međusobne interferencije između dvije pukotine. Takođe, uz pomoć difrakcionih kapija ostvaruje se mnogo interferencije koherentnih snopova svetlosti za koje se zna da imaju difrakcije i koji prolaze kroz sve praznine.

Prihvatljivo je da će na difrakcijskoj rešetki širina jaza biti a, širina neprobojne plohe b, iste vrijednosti:

se naziva period (stacionarne) difrakcione rešetke.

Difrakcijski uzorak na jednodimenzionalnoj difrakcijskoj mreži

Prihvatljivo je da monohromatska nijansa normalno pada na ravan difrakcije. Zbog činjenice da se praznine crtaju na jednakim udaljenostima na isti način, tada će razlika u toku promjena () koja ide u parove spojnih praznina, iz tog razloga, biti ista za sve difrakcijske rešetke:

Glavni minimalni intenzitet se izbjegava u smjerovima koje odredi um:

Pored glavnih minimuma, zbog međusobne interferencije promene svetlosti, kao sila par zazora, u pojedinim pravcima smrad se može gasiti jedan po jedan, što znači da su to dodatni minimumi. Smrad proizilazi iz direktnih ruta, a razlika u toku razmjena postaje neparan broj napivhvila. Umovi dodatnih minimuma mogu se zapisati kao:

gdje je N broj praznina difrakcione rešetke; k' uzima bilo koju vrijednost osim 0, . Kako ima N praznina, između dva glavna maksimuma postoji dodatni minimum koji čini sekundarne maksimume.

Ispiranje maksimuma glave za difrakcionu rešetku je kako slijedi:

Neke vrijednosti sinusa mogu biti veće od jedan, zbog broja maksimuma:

Ako više svjetlosti prođe kroz kapije, tada će svi maksimumi (osim centralnog m = 0) biti raspoređeni u spektar. U ovom slučaju, ljubičasto područje ovog spektra će biti prošireno do centra difrakcijske šare. Ova snaga difrakcijske rešetke je smanjena kako bi odgovarala svjetlosnom spektru. Ako je period rešetke poznat, tada se izračunavanje maksimalne količine svjetlosti može izvršiti sve dok se ne pronađe tačka koja direktno odgovara maksimumu.

Primijenite na rješavanje problema

GUZA 1

GUZA 2

L3 -4

Difrakcija svjetlosti

Difrakcija je naziv dat vibracijama unakrsnog koda, koje se prate sa njihove putanje, iu opštem smislu – bilo da se radi o naprednom širenju fluksa u blizini prenosa zakona geometrijske optike. Znakovi difrakcije mogu se izgubiti u području geometrijske sjene, pojaviti se u pozadini, prodrijeti kroz mali otvor na ekranima itd.

Između interferencije i difrakcije ne postoji suštinska fizička aktivnost. Zamjerke leže u bujanju svjetlosnog toka kao rezultat superpozicije (superpozicije) vena. Iz istorijskih razloga, pridržavanje zakona nezavisnosti svetlosnih snopova, koji je rezultat superpozicije koherentnih snopova, naziva se interferencija snopa. Usklađenost sa zakonom linearnog širenja svjetlosti obično se naziva difrakcija.

Prevencija difrakcije je zbog takve šeme. Na stazi laganog jorgana, koji izgleda kao pravi džerel, nalazi se otvoreni razmak koji pokriva dio površine perna laganog jorgana. Iza promjene, ekran se rotira, a difrakcijski uzorak je pogođen.

Postoje dvije vrste difrakcije. Yakshto dzherelo light S ta stražarska tačka P razshovanní od prelaska stola daleko, šta da se razmeni, šta da padne na prelazu, i razmene, šta da ide do ivice P, stvoriti praktično paralelne grede, razgovarati o difrakcija u paralelnim razmjenama ili o Fraunhoferova difrakcija. Inače, pričajte o tome Fresnelova difrakcija. Fraunhoferova difrakcija se može spriječiti postavljanjem iza svjetla S i prije tačke opreza P duž sočiva tako da točke Sі P zaustavljen u fokalnoj ravni vodećeg sočiva (Sl.).

U principu, Fraunhoferova difrakcija se razlikuje od Fresnelove difrakcije. Kolkisov kriterijum, koji omogućava da se ustanovi do koje vrste difrakcije dolazi, određen je vrednošću bezdimenzionalnog parametra, gde je b– karakteristična veličina pereškodija, l– stanite između ekrana i ekrana na kojem je vidljiva difrakciona slika,  – ne zaboravite. Yakshcho

Fenomen difrakcije jasno je objašnjen Hajgensovim principom, pri čemu tačka kože do koje dopire kičma služi kao centar sekundarnih bodlji, a krug oko kičme određuje položaj prednjeg dela kičme u trenutnom trenutku. Za jednobojne dlake, kožna površina je površina na kojoj se čekić obavlja u istoj fazi.

Pustite da plosnati nož normalno padne na otvor slijepog paravana (mali). Slično Hajgensu, kožna tačka se vidi kao otvor prednje vilice i sekundarne viljuške (u izotropnoj sredini, miris je sferičan). Nakon što se kod drugih hvilova zadržao dobar sat, važno je da tada prednji hvilovi uđu u područje ​​​geometrijske nijanse. zaokružuje ivice otvora.

Hajgensov princip drži da širenje talasnog fronta nije direktno specificirano, a ne utiče na amplituda snage i samim tim na intenzitet na frontu talasa. Svakodnevno je jasno da se većina promjena svjetlosti ne oporavlja od njihovog pravolinijskog širenja. Dakle, objekti osvijetljeni svjetlosnom tačkom džerel daju oštru sjenu. Stoga će Hajgensov princip zahtijevati dodatak koji omogućava povećanje intenziteta zvuka.

Fresnel je dopunio Huygensov princip idejom interferencije sekundarnih elemenata. Zhidno Huygens-Fresnel princip, Svetlova hvilya, šta će biti be-yak dzherel S, može se predstaviti kao rezultat superpozicije koherentnih sekundarnih elemenata, u kombinaciji s malim elementima zatvorene površine koja guši jezgro S. Kad god odaberete jednu od površina, morat ćete odabrati drugu površinu koja će djelovati u fazi. U analitičkom obliku za tačkasti uređaj, ovaj princip se piše kao

, (1) de E– svjetlosni vektor, koji uključuje skladištenje vremena u satu
,k- Hvilov broj, r- Stani ispred tačke Pna površini S do tačke P,K- Koeficijent koji treba da leži u orijentaciji Majdana u odnosu na džerel i tačku P. Valjanost formule (1) i tip funkcije K je instaliran na granicama elektromagnetne teorije svjetlosti (u optičkoj blizini).

To je šteta, ako između džerelom S i tačka opreza P Ako nema paravana sa otvorima, ovi paravani se mogu osigurati na ovaj način. Na površini neprozirnih ekrana, amplitude sekundarnih senzora su jednake nuli; u području otvaranja amplitude su iste kao i za prikaz ekrana (Kirchhoffovo ime).

Metoda Fresnelovih zona. Variranje amplituda i faza sekundarnih kola omogućava, u principu, da se zna amplituda rezultirajućeg kruga u bilo kojoj tački prostora i riješi problem širenja svjetlosti. U slučaju problema sekundarne interferencije, formula (1) je sklopiva i glomazna. Međutim, niz narudžbi se može stvoriti stagnacijom vrlo osnovne metode koja zamjenjuje složene proračune. Ova metoda je nazvana po metodi Fresnel zone.

Suština metode će se analizirati sa stražnje tačke jerela svjetla S. U ovom slučaju, površine su koncentrične sfere sa centrom S.Rez se vrši na površini bebine kože na prstenastoj zoni, tako da se proteže od ivica zone kože do tačke P zadirkuju se
. Zone koje ispoljavaju takvu snagu nazivaju se Fresnel zone. 3 sl. očigledno je da treba da ustanete sa spoljne ivice - m-í̈ zone do tačke P jedan

, de b- Uspravite se do vrha površine pera O do tačke P.

Kolivania, zašto si došao na lice mesta? P Slične tačke dve susedne zone (na primer, tačka koja leži na sredini zona ili na spoljnim ivicama zona) su u antifazi. Stoga se vibracije u susjednim zonama međusobno slabe jedna po jedna i amplituda nastale svjetlosne vibracije je u tački P

, (2) de ,, ... - Kolivan amplitude, koje pokreću 1., 2., ... zona.

Za procjenu Kolivanovih amplituda, znamo površinu Fresnelovih zona. Pustite spoljni kordon m-i zone vide sferni segment visine na površini kuka . Označite područje segmenta kroz , znamo, šta, područje m- Frenelove zone su drevne
. Mali to vidi. Nakon nespretne rekreacije, doktori
і
, može se otkazati

. Površina sfernog segmenta je površina m- Fresnelove zone imaju tendenciju sazrevanja

,
. (3) U takvom rangu, ispred ne velikih m međutim, Fresnelove zone su ravne. Idealno sa Fresnel postavkama, djelovanje okolnih zona u tački P manje nego više nego više između normalnog n na površinu zone i direktno na P, onda. Ove zone se postupno mijenjaju iz centralne u perifernu. Pored toga, intenzitet širenja direktno do tačke P menja sa rastom m i kao rezultat toga, rastojanje od zone do tačke se povećava P. Na taj način amplitude kolivana stvaraju monotoni pad konzistencije.

Broj Fresnelovih zona koje se uklapaju na površinu je vrlo velik; na primjer, kada
і
broj zona dostiže 10 6 . To znači da se amplituda još više mijenja i stoga se na nju može približno utjecati

. (4) Todi viraz (2) nakon pregrupisanja se pretpostavlja

, (5) fragmenti mrlja u krakovima, zajedno sa (4), dostižu nulu, a doprinos preostalog dodatka je zanemarljiv. Dakle, amplituda rezultujućih vibracija u značajnoj tački P je označena kao polovina centralne Fresnelove zone.

Bez velikih m visina segmenta
pa možeš to reći
. Zamjena vrijednosti za , oduzet za radijus vanjskog kordona m-í̈ zone

. (6) Kada
і
radijus prve (centralne) zone
. Bože, svjetlost se proširila S prije P Ispostavilo se da postoji lagani tok šavova u sredini uskog kanala. SP, onda. direktno.

Eksperimentalno je potvrđena validnost potkožnog fronta na Fresnelovoj zoni. Za koji se koristi zonska ploča - u najjednostavnijem obliku, formira se staklena ploča koja se sastoji od sistema jasnih i nejasnih koncentričnih prstenova koji se izmjenjuju s radijusima Fresnelovih zona date konfiguracije. Kako postaviti zonsku krpu na mjesto za pjevanje (na usponu a od tačke džerel i na usponu b iznad zaštitne tačke), tada će rezultujuća amplituda biti veća, niža sa potpuno otvorenim grebenom.

Fresnelova difrakcija na kružnom otvoru. Fresnelova difrakcija je sprečena na kraju ekrana od prelaza, što uzrokuje difrakciju u ovom delu ekrana sa otvorom. Sferično tijelo koje se širi iz mlaznice S Ekran sa otvorom je na putu. Difrakcioni uzorak se pojavljuje na ekranu paralelno sa ekranom sa otvorom. Treba ga postaviti između otvora i paravana (za ovaj prečnik otvora). Lakše je izmjeriti amplitudu svjetlosnih tačaka u centru slike. U tu svrhu, dio površine kože će biti izložen na Fresnel zoni. Amplituda vibracija, koju stvaraju sve zone, je slična

, (7) znak plus ukazuje na neuparen m minus - momci m.

Ako otvorena kriva otvara neravan broj Fresnelovih zona, tada će amplituda (intenzitet) u centralnoj tački biti veća, iako će kičma biti znatno šira; Kao momak, amplituda (intenzitet) je jednaka nuli. Na primjer, ako otvor otvara jednu Fresnelovu zonu, amplituda
, zatim intenzitet (
) više od četiri puta.

Skala amplitude vibracija na vanosnim dijelovima zaslona je presavijena, fragmenti sub-Fresnelovih zona često se preklapaju neprozirnim ekranom. Jasno je da se difrakcijski uzorak sastoji od pojave tamnih i svijetlih prstenova koji se izmjenjuju s tamnim centrom (kao m dečko, onda će u centru biti tamni prsten, jer m neuparen - taj sjajni plamen), a intenzitet se na maksimumu mijenja od centra slike. Ako otvor nije osvijetljen monokromatskim svjetlom, već bijelim, tada se prstenovi melju.

Pogledajmo granične razlike. Ako otvor otkrije samo dio centralne Fresnelove zone, na ekranu se pojavljuje lagani plamen; Nema razlike između svijetlih i tamnih prstenova. Pošto otvaranje otkriva veliki broj zona, dakle
i amplituda u centru
, onda. isto kao i na površini otvorenog fronta bora; Razlika između svijetlih i tamnih prstenova javlja se samo u vrlo uskom području između geometrijskih sjenki. U stvari, uzorak difrakcije je tih i svjetliji, svjetliji i ravniji.

Fresnelova difrakcija na disku Sferično tijelo koje se širi iz mlaznice S melje disk (mali) na putu. Difrakcijski uzorak koji se pojavljuje na ekranu je centralno simetričan. Ono što je značajno je amplituda svetlosnih prstenova u centru. Pustite disk da se zatvori m prve Fresnelove zone. Tada je amplituda zvuka drevna

ili drugo
, (8) fragmenti izraza koji stoje na krakovima dostižu nulu. Takođe, u centru uvek postoji difrakcioni maksimum (svetli plamen), koji predstavlja polovinu prve otvorene Fresnelove zone. Centralni maksimum curenja je koncentričan sa tamnim i svijetlim prstenovima. Sa malim brojem zatvorenih zona, amplituda
mala ekspozicija . Stoga će intenzitet u centru biti gotovo isti kao i za debljinu diska. Promjena svjetline ekrana od postolja do centra slike prikazana je na sl.

Pogledajmo granične razlike. Budući da disk pokriva samo mali dio centralne Fresnelove zone, uopće ne dodaje senke - svjetlina ekrana je potpuno izgubljena zbog odsustva diska. Budući da disk pokriva mnogo Fresnelovih zona, podjela svijetlih i tamnih prstenova je izbjegnuta u uskom području između geometrijskih sjenki. U ovom slučaju
, Od sada, sjaj plamena u centru je dan, a sjaj sfere geometrijske senke je praktično svuda jednak nuli. Zapravo, difrakcijski uzorak je tih, a svjetlina je proširena i ravna.

Fraunhoferova difrakcija na jednom prorezu. Pustite da ravna jednobojna hula pada normalno sa uskom širinom i uskom širinom a. Postoji optička razlika u kretanju između ekstremnih razmena, tako da se može ići pravo iz procepa

.

Izloženi dio površine pera širimo u širinu pukotine u Fresnelovoj zoni, što daje izgled ujednačene tamnosmeđe boje, paralelne s pukotinom. Dakle, širina skin zone je odabrana tako da je razlika u kretanju rubova ovih zona veća
, tada će se širina jaza prilagoditi
zone Amplitude sekundarnih izobličenja na debljini proreza nastavljaju da rastu, fragmenti Fresnelove zone su ipak ravniji i, međutim, intenzivniji do tačke opreza. Faze vibracija u nekoliko susjednih Fresnelovih zona variraju za , pa je ukupna amplituda ovih vibracija jednaka nuli.

Ako je broj Fresnelovih zona različit, onda

, (9a) da je u tački B Pazite na minimum svjetline (tamno područje), ako broj Fresnelovih zona nije jednak

(9b) i izbjegava skoro maksimalno posvjetljenje, što ukazuje na jednu nekompenziranu Fresnelovu zonu. Direktno
Širina je kao jedna Fresnelova zona i na taj način se direktno izbjegava najveće osvjetljenje. označava centralni ili glavni maksimum lakoće.

Povećanje lakoće u skladištenju direktno daje

, (10) de – svjetlina na sredini difrakcionog uzorka (u odnosu na centar sočiva), – osvjetljenje na tački čiji je položaj direktno naznačen . Grafikon funkcije (10) prikazan je na sl. Maksimalna svjetlina odgovara vrijednostima koje odgovaraju umovima

,
,
itd. Zamjena ovih umova za maksimume može biti približno u korelaciji sa odnosima (9b), što daje slične vrijednosti vrijednosti. Veličina sekundarnih maksimuma se brzo mijenja. Numeričke vrijednosti intenziteta glave i naknadnih maksimuma prikazane su kao

itd, itd. Glavni dio svjetlosne energije koji je prošao kroz jaz koncentrisan je u glavnom maksimumu.

Zvuk jaza je uzrokovan do te mjere da se centralni maksimum širi, kako se svjetlina mijenja. Međutim, što je jaz širi, to je slika svjetlija, ali su difrakcijske tamnice uže, a samih tama je veći. At
U sredini je, dakle, oštrija slika jakog svjetla. Postoji direktna ekspanzija svjetlosti.