Какво е ъгълът на дифракция 1
§ 124. дифракцията от процепи. Дифрактограма. решетката на дифракция. Разсейване на светлината в мътен медии
В лабораторна практика дифракционен модел, обикновено са тесни процепи светещи. Поради това, събитията дифракцията на светлината от една, две, както и много паралелни слотове ще разгледаме по-подробно.
1. дифракция от един прорез. Нека на екрана в един тесен процеп правоъгълна инцидент лъч на паралелни монохроматичните лъчи, перпендикулярни на екрана (фиг. 325, а). Всички лъчи, преминаващи през процепа в оригиналната посока се събира чрез леща в една точка С. На екрана намира в фокусната равнина на лещата (по-точно, лъчите ще по права линия, простираща се успоредно на прореза чрез О). Разликата път между всички тези лъчи е нула, тъй като обектива не създава път разлика. Следователно, през точка О ще отнеме ивица на светлина (осветяване макс), паралелните прорезите.
Ние сега се признае, че дължи на дифракцията на гредите от процепа ще се използва не само в оригиналната посока, но под различни ъгли в тази посока се нарича ъгълът на дифракция). Да разгледаме лъч лъчи дифракционните от процепа под ъгъл, така че разликата
инсулт между крайна греда на лъчи е равна на дължината на светлинната вълна След това цялата светлина може да бъде разделена на тези две равни части, наречени зони Fresnel за които разликата в пътя между всеки лъч на първата зона и съответния лъч на втората зона ще бъде равна се събира чрез лещи по линия, преминаваща през тях prointerferiruyut лъчи и взаимно погасява. В резултат на това тя преминава през тъмна ивица - минимална дифракция. Очевидно е, че същото минимум дифракция преминава през точка симетрични греди точка, които са най-малко не са показани).
Да разгледаме друг сноп от лъчи дифракционните под ъгъл, така че разликата в пътя между крайните лъчи на светлина е равно на (Фиг. 325 в). Тогава цялата лъча може да се раздели на три Френел зона: и III. Разбираемо е, че две съседни зони (например, I и II) се изключват взаимно (като разликата в пътя между гредите на тези зони е равна на една трета зона ще бъде изключително и ще пик на дифракция по линия, преминаваща през точката Подобен пик се появява линия, преминаваща през осветление точка симетрични върхове ще бъдат значително по-малко от максималната осветеност О, О пропуска, тъй като цялата светлинния лъч преминава през процепа, а пропуска само една трета част от гредата.
По подобен мотиви е лесно да се покаже, че с максимуми се намира минимуми генерирани от лъчи дифракционните под ъгъл, при която лъч светлина може да бъде разделена на четири Fresnel зона допълнително се намира максимуми произведен от лъчи дифракционните под ъгъл, съответстващи на пет зони на Fresnel Това максимуми пропуска вече една пета от гредата, минаваща през пропастта, така че те ще имат по-малко осветление яркост върхове
Що се отнася до обобщения, можем да кажем, че
снопове от лъчи дифрактирани на ъгли, съответстващи на нечетен брой Френеловите зони създават екран дифракция максимуми, а снопове от лъчи дифрактирани на ъгли, съответстващи на четен брой Френеловите зони създават дифракционна минимуми. Осветяването максимуми намалява с увеличаване на ъгъла на дифракция греди, които създават тези максимуми.
По този начин, моделът на дифракция, получена от разликата е редуване на светли и тъмни ивици, симетрично разположени от двете страни на централната светлина ивица. Осветяването светлинни ленти намалява бързо с нарастване на разстоянието от централната лента. Този модел на дифракция е показано на фиг. 326 (вж. Също фотографира на фиг. 321, б).
Както е показано, дифракционните пикове, получени чрез разликата на лъчите и дифракция
ниски - но при фиг. 325 е ясно, че когато - ширината на процепа. Следователно, пиковете на дифракция при дифракция светлина от един прорез наблюдават при ъгли, за който
и дифракция минимуми - ъгли, за които
2. дифракция от два или много паралелни слотове. Нека лъч от паралелни монохроматичните лъчи падат перпендикулярно на екрана в две паралелни слота, разположени на разстояние една от друга (фиг. 327). Тогава тези пукнатини станат ясни източници на светлина.
Ако екранът се поставя в събирателната леща С една, екранът намира в фокусната равнина на лещата, дифракция настъпва карта, на която е резултат от два процеса: дифракцията на светлината от всеки отделен слот и светлината на смущения от двете прорезите. Въпреки това, основните характеристики на този процес, се определят от втория, за да се запознаете с които ние сега да се върна.
Помислете лъчите падат, например, на левия ръб на двете цепки на. Благодарение на разлагане на светлината от пукнатините ще се разпространи във всички посоки (фиг. 327, а). Фиг. 327 б, че разликата път на паралелните лъчи дифрактирани от цепнатините под ъгъл, равен на
То се събира чрез леща С в линия (удължаване успоредни прорези чрез точката на екран), тези лъчи prointerferiruyut; резултат на смущения ще зависи от големината на разликата в пътя Ако разликата в пътя равна на цяло число от вълни, т. е. по време на
лъчи ще екран с максимална смущения. Когато разликата в пътя равна на нечетен брой на половината дължина на вълната, т.е.. Е. През
греди дават екрана минимална намеса.
По този начин, дифракционните ъгли, съответстващи на максималните стойности на яркост на екрана, определени от отношението
и дифракционните ъгли, съответстващи на минимуми на осветеността, от връзката
където число (положителен и отрицателен) са положителни цели числа
Според формула (8), от двете страни на централния връх, което съответства на първата максималната стойност намира - дясно и ляво са разположени по втория максимуми и т.н., обаче, е възможно броят на максимуми е ограничена: тя не може да бъде по-голяма от тази, ... В действителност, съгласно формула (8)
Осветяването на различни върхове варира. Най-силно осветена от първата централна максимален пик осветен по-слаби втора слабите върхове, и т.н. (фигура 328; ... Вертикална осветление се забави
дифракция, хоризонтално - разстоянието от центъра на пика). Това е така, защото, както бе обяснено, когато се разглежда дифракция от един процеп, осветление на екрана, произведени пречупваща лъчи намалява с увеличаване на ъгъла на дифракция.
Изчисленията, които няма да се справят с, показват, че разлагане на светлината от набор от множество паралелни слотове са разположени близо един до друг, той създава един и същ дифракционна решетка, както е в случая на два процепа. Само върховете са по-ярки и тесни, и да споделят своите падения - широки и почти напълно тъмно. Разстоянието между съседни максимуми и техните яркост се увеличава броя на прорезите.
Формула (8) за определяне на местоположението на максимуми на дифракция от два слота, остава валидна в случай на много дифракционни прорези.
Съгласно формула (8), местоположението на всеки пик зависи от дължината на вълната на светлината на по-голям X, още повече, че за. E. пик висок ъгъл на дифракция, получена за тази дължина на вълната. От това следва, че при използване на бяла светлина всеки пик (с изключение на централната) придобива розов цвят, с вътрешната си ръб (спрямо централната пик) ще бъде лилаво, и отвън - червено като лилав цвят съответства на най-късата дължина на вълната, и червено - най- дълго; между пурпурни и червени високи граници ще се утаяват останалите спектрални цветове (фиг. 329). В тази връзка, дифракционните пикове се наричат дифракция
спектри, както и броя на поръчки на спектъра. Нулев порядък спектър остава бяло, тъй като съгласно формула (8), при ъгъл на дифракция за всички дължини на вълните
Трябва да се отбележи, че рентгенограма на висшето започват поръчки да се наслагват един върху друг. По този начин, в случая на бяла светлина спектри на втория и третия поръчки вече частично се припокриват дългата част дължина на вълната на спектъра на втори ред се налага върху част кратко дължина на вълната на спектъра на ред 3).
Събирането на голям брой тесни успоредни прорези, разположени близо един до друг, се нарича дифракционна решетка, а разстоянието между съседните прорези - решетка период (. Фигура 330, веригата). Решетки постоянен период и след като същата ширина на процепите се наричат редовно.
Дифракционни решетки са направени от тънки депозиране драскотини (драскотини) по повърхността на стъклената пластина (прозрачен решетка) или метална огледало (отражение решетка). Очевидно е, че в такива решетки ролева интервали слотове между ударите. Инсулти се прилагат диамантен резец с делителна машина. Най-добрите решетки трябва да 1200-1500 линии на милиметър, което съответства на периода
С помощта на решетката се държат много точно измерване на дължината на светлинните вълни. За тази цел се използва дифракционна спектроскоп показано схематично на фиг. 331. дифракционна решетка 1 е монтиран на неподвижен диск 2 като ъгловото разделение. Светлината от източника преминава през тесен процеп на колиматора 3 и пада върху решетката. Чрез завъртане на телескопа 4, nabodyat й поглед линия на изследвано дифракционен спектър. ъгъл броене дифракция, съответстваща на тази линия продукти 5, използвайки нониус свързани с телескопа. След това, във формулата
получена от формула (8) заместен измерена стойност ъгъл и реда на спектъра, в които се наблюдава линията, и изчисляване на дължина на вълната
Общо казано, дифракционна решетка може да служи не само комбинация от прорези но също всяко събиране на голям брой нередности (отвори и бариери) за самолет или обем; в последния случай той се нарича пространствена решетка. Размери (неправилна) решетка е, например, така наречените мътна среда, т.е.. Е. среда, в която претеглената множеството от много фини частици на чужди вещества. Към мътен среда включват колоидни разтвори, димни газове и т. П.
Минавайки през мътна среда, светлината пречупените от него произволно (неправилна), разположен микроскопични нехомогенности и се разпространява във всички посоки, т.е.. E. се казва, разпръснати (не представляват определена дифракция). Ето защо, разлагане на светлината в мътна медии често се нарича разсейване на светлината. се наблюдава такова разсейване, например, в прашен въздух, слънчева светлина прониква: поради разсейване на светлината от прахови частици станат видими лъчи от страна.
От особен интерес е т.нар молекулно разсейване на светлината, която се проявява в течности и газове, напълно свободни от чужди частици. В този случай, светлината се пречупените (разпръснати) от най-малкия запечатване среда (колебания плътност), причинена от натрупвания на случаен значителен брой молекули в обем дискретни места на течност (или газ); Тези клъстери са създадени от хаотично топлинно движение на молекули.
Интензитетът на разсеяна светлина при много ниско молекулно разсейване; тя става видима само когато светлината преминава през голяма дебелина на носителя на разсейване.
В заключение, молекулното разсейването на светлината в атмосферата обяснява синият цвят на небето и жълтеникав оттенък на слънчевия диск. Според Rayleigh,
интензитета на разсеяната светлина е обратно пропорционална на четвъртия силата на дължината на вълната
Съответно, бял (слънчева) светлина преминава през атмосферата, предимно разпръснати вълните, съответстващи на синьо и на синия цвят. В тази връзка, светлината, излъчвана през атмосферата се състои предимно от дълги вълни, и което му придава слънчева диск оранжево-жълт цвят.