Катедра по физика
Лекция 13
ПЛАН ЗА ЛЕКЦИИ
1. дифракция в схождащи лъчи (Fresnel дифракция):
- дифракция от кръгъл отвор;
- дифракция диск.
2. дифракция успоредни лъчи (Fraunhofer дифракционни):
- дифракция от разликата;
- дифракционна решетка.
3. спектрален разлагане. резолюция
решетка.
Обща физика. "Разлагане на светлината вълни"
1
Дифракция на светлината
Катедра по физика
Дифракция в конвергентна светлина (Fresnel дифракция).
Френел дифракция: пречка сферична или падания
плоска вълна, и на екрана е в краен разстояние от
препятствия.
Дифракция с кръгъл отвор.
P0
На сферична траектория светлинна вълна
Заслужава непрозрачен екран с кръгла
дупка.
б 02 Фев
б 2
P
Вижте картина зависи от броя на зоните
Fresnel, които са пуснати на
отворен
части
вълна
повърхностния равнината на отвора.
показ
Обща физика. "Разлагане на светлината вълни"
2
Дифракция на светлината
Катедра по физика
Дифракция в конвергентна светлина (Fresnel дифракция).
Амплитудата на получения трептенията в точка Р:
A1 Am
А
2
2
P0
(A A1 A2 A3 A4 Am.)
б 2
б 02 Фев
P
"+" Вход този израз
съответства на
странно,
"-" - странно m.
показ
Ако дупката се отваря нечетен брой Френеловите зони, точката
има най-много, дори и ако - минимум.
Ако дупката се отваря само един Френел зона в точката P
е максимален интензитет.
Най-ниската интензивност отговаря на две външни площи
Френел.
Обща физика. "Разлагане на светлината вълни"
3
Катедра по физика
Дифракция на светлината
Дифракция в конвергентна светлина (Fresnel дифракция).
Дифракция на диска.
Поза на пътя на сферична вълна от светлинен източник, P0.
непрозрачен кръгъл диск.
Ако дискът ще се затвори първия м
непрозрачен
Fresnel зони в амплитудата А
показ
кръгъл диск
точка Р е равно на
А Am Am 1, Am 2 3
P0
P
Аз 1
А
2
В точка P - максимален
подходящ
половината от
действие първият отворен
Френел зона.
Централният връх, заобиколен от концентрични тъмни и
светлинни пръстени, и интензивността на максимуми намалява с увеличаване на
разстояние от центъра на картината.
Обща физика. "Разлагане на светлината вълни"
4
Дифракция на светлината
Катедра по физика
Дифракция успоредни лъчи (Fraunhofer дифракция)
Дифракция от процепа
цепка
обектив
схема
дифракция
Fraunhofer:
светлинен източник точка се поставя
в
фокус
събиране
леща;
дифракция се изучава
На екрана се във фокалната равнина
втори
събиране
обектив,
инсталирана зад пречка.
А равнина монохроматична светлина
вълна
водопад
нормално
за
непрозрачен бариера с тесен,
безкрайно дълъг прорез.
Цел: Да се изследва разпределението на
интензивността на светлината на екрана.
показ
Обща физика. "Разлагане на светлината вълни"
Ние използваме принципа на Хюйгенс
- Френел.
5
Дифракция на светлината
Катедра по физика
Дифракция успоредни лъчи (Fraunhofer дифракция)
Дифракция от процепа
B
А
цепка
обектив
P
показ
Обща физика. "Разлагане на светлината вълни"
Всяка точка е празнина
източник
съгласуван
вторични вълни (прорез равнина
Това съвпада с предната част на инцидента
вълна).
паралелен
греди
лъчи,
излизане от разликата в посока
. (Ъгъл на дифракция), събрани
леща в точката P.
отворен
част
вълна
AB повърхност е разделена на
Fresnel зони, които имат формата
ленти, паралелно латерална
ръб празнина.
6
Катедра по физика
Дифракция на светлината
Дифракция успоредни лъчи (Fraunhofer дифракция)
Дифракция от процепа
Ние дефинираме броя на зоните N, годни за слота.
Ширината на една зона
. х се определя като
2
х
грях
Нека а = AB - ширината на прореза.
А
B
тук
обектив
Средни вълни имат една и съща
фаза и амплитуда в равнината на отвора
(Fresnel зона).
C
P
а
ASIN
N
.
х
2
цепка
показ
Обща физика. "Разлагане на светлината вълни"
Ето защо,
колебания
развълнувана от две R
съседни области, са равни по амплитуда
и противоположни по фаза.
7
Катедра по физика
Дифракция на светлината
Дифракция успоредни лъчи (Fraunhofer дифракция)
Пишем условията за минимуми
Дифракция от процепа
и дифракционните пикове
снимка на екрана (за точка P):
а) най-малко дифракция (в пълна степен
тъмнина):
А
B
цепка
C
2
,
m 1, 2, 3.
б) дифракционен пик:
обектив
P
ASIN 2 m
показ
Обща физика. "Разлагане на светлината вълни"
ASIN 2 m 1. m 1, 2, 3.
2
В посока на 0 се наблюдава
централен
diffractional
максимум, защото вибрациите,
причинена в централната част
Screen всички области на процепа,
възникне в същата фаза.
8
Катедра по физика
Дифракция на светлината
Дифракция успоредни лъчи (Fraunhofer дифракция)
Дифракция от процепа
Изобразяват дифракционен спектър в
в зависимост от формата на
I е грях
цепка
минимум:
обектив
грях м
показ
P
аз
2 0 2
а
А А А
Продуктов номер 2м
грях
Обща физика. "Разлагане на светлината вълни"
а
I е грях m
2
,
а
Основната част от енергията на светлината
фокус
в
централен
максимум.
С увеличаване на ъгъла на дифракция
интензивност
вреден
върхове рязко намалени.
9
Дифракция на светлината
Катедра по физика
Дифракция успоредни лъчи (Fraunhofer дифракция)
дифракционна решетка
В случай на Fraunhofer дифракция на едно разпределение процеп
интензивност на екрана се определя от ъгъла.
Преместването на пукнатини, успоредни на себе си няма да се промени
дифракция и две съседни идентични
слотове дават картината в резултат на намесата на вълните пътуване
от двете цепки.
решетката на дифракция - голям брой идентични,
раздалечени от същите прорезите разстояние.
На практика, разликата - е прозрачни участъци от стъкло
плочи, разделени от непрозрачни инсулти.
Modern решетка - на повече от 1000 линии на дължина 1 mm.
Разстоянието между центровете на съседните слотове - решетъчния период.
Обща физика. "Разлагане на светлината вълни"
10
Катедра по физика
Дифракция на светлината
Дифракция успоредни лъчи (Fraunhofer дифракция)
дифракционна решетка
Да приемем, че дифракционна решетка с N слотове обикновено
той попада плоска монохроматична вълна.
За решетка леща разположен в фокусната равнина на които
Той е на екрана.
дифракционен модел на екрана е в резултат на два вида
смущения на светлинните лъчи:
а) смущения на греди пречупените в процепа във всяка
индивидуално;
б) смущения лъчи дифракционните от различни прорези.
Нека разгледаме за простота на Fraunhofer дифракция от два процепа,
след това обобщава резултатите за случая на множество
тези слотове.
Обща физика. "Разлагане на светлината вълни"
11
Катедра по физика
Дифракция на светлината
Дифракция успоредни лъчи (Fraunhofer дифракция)
дифракционна решетка
Нека ширината на прорезите е равен на разстоянието между тях б.
Тогава един б г
Паралелно празнина движение
в присъствието на обектива не се променя
A B D E
дифракционната картина, така че
дъна
подходящ
дифракция
за
един
цепка
.
ще остане
минимуми и
AB на
дифракция на два или повече прореза.
BD б
В противен случай, ако в определена посока
всеки процеп не изпраща светлина,
тази област няма да светлина, както и от
целия набор от процепи.
Обща физика. "Разлагане на светлината вълни"
12
Катедра по физика
Дифракция на светлината
Дифракция успоредни лъчи (Fraunhofer дифракция)
дифракционна решетка
Ето защо,
така
наречен
основен
дъна
интензивността наблюдава в посока определя
предварително записано състояние за един слот:
ASIN 2 m
A B D E
AB на
BD б
2
,
m 1, 2, 3.
поради
взаимен
смущения
светлина
лъчи,
изпратен
.
различни слотове (Условие В),
някои области те ще бъдат
анулира един друг.
който и да е
ниски нива.
допълнителен
Определяне на условията на тяхното образуване.
P
Обща физика. "Разлагане на светлината вълни"
13
Катедра по физика
Дифракция на светлината
Дифракция успоредни лъчи (Fraunhofer дифракция)
дифракционна решетка
Очевидно е, че това ще бъде посоката, която съответства на
път разлика (CD) 2. 3 2. т.н. изпратен от
съответните точки на двете прорезите, например, от AD точки.
такива посоки
състояние
A B D E
C
P
AB на
BD б
Обща физика. "Разлагане на светлината вълни"
.
определя
DC ADsin а б грях
dsin. 3.
02 фев
следователно
път
състояние
допълнителна минимуми воля
Тя изглежда така:
dsin 2 m 1. m 0. 1. 2. 3.
2
14
Катедра по физика
Дифракция на светлината
дифракционна решетка
Съответно, указанията, дадени от най-големите върхове,
определя от условията:
dsin 2 m
2
т,
m 0. 1, 2. 3.
В тези посоки по един слот засилва действието
друг.
.
Така за два процепа дифрактограма
определя от условията:
големи спадове:
ASIN
Допълнителни дъна: dsin
Основните върхове:
dsin
,
2
0
,
2
3
,
2
. 2
3.
5
.
2
3.
т.е. между двете основни върхове, разположени
допълнителен минимален и максимуми стават по-тесни,
отколкото в случай на един прорез.
Обща физика. "Разлагане на светлината вълни"
15
Дифракция на светлината
дифракционна решетка
Катедра по физика
Спектралният разлагане.
състояние
основен
върхове
дифракция
(Dsin m) включва дължина на вълната.
решетка
Ето защо, ако решетката пада, например, бяла светлина, различна
дължини на вълните са изместени един спрямо мач
приятел
върхове
че
за
екрана
гледам
как
последователността на цветни ленти.
В противен случай, всяка стойност на m 0 съответства на спектър, който
Тя започва с лилави ивици, и червени покрития.
С голям брой процепи в решетката, тези групи не се припокриват
и ясно отделени един от друг.
По този начин, при почистването на дифракция ви позволява да настроите
спектралния състав на излъчване, насочено към нея.
Обща физика. "Разлагане на светлината вълни"
16
Свързани статии