Дифракционная решетка
Широкое распространение в научном эксперименте и технике получили дифракционные решетки, которые представляют собой множество параллельных, расположенных на равных расстояниях одинаковых «щелей», разделенных равными по ширине непрозрачными промежутками. Дифракционные решетки изготавливаются с помощью делительной машины, наносящей штрихи (царапины) на стекле или другом прозрачном материале. Там, где проведена царапина, материал становится непрозрачным, а промежутки между ними остаются прозрачными и фактически играют роль щелей.
Рассмотрим сначала дифракцию света от решетки на примере двух щелей. Пусть а – ширина щели, а b – ширина непрозрачного промежутка (рис. 2.3). Расстояние между серединами соседних щелей называется периодом решетки:
d=a+b. (2.8)
Разность хода двух крайних лучей равна:
. (2.9)
Если разность хода равна целому числу длин волн:
, (m=0, 1, 2, 3,…) (2.10)
то свет, посылаемый каждой щелью, будет взаимно усиливать друг друга. Условие интерференционных максимумов с учетом (2.9) имеет вид:
, (m=0, 1, 2,…) (2.11)
Это формула для главных максимумов при дифракции на дифракционной решетке.
Кроме того, в тех направлениях, в которых ни одна из щелей не распространяет свет, он не будет распространяться и при двух щелях, т. е. главные минимумы при дифракции на решетке будут наблюдаться в направлениях, определяемых условием (2.3) для одной щели:
; ( =1, 2, 3,…) (2.12)
Если дифракционная решетка состоит из N щелей, то условием главных максимумов является, как и в случае двух щелей, соотношение (2.11), условием главных минимумов – соотношение (2.12), а условие дополнительных минимумов имеет вид:
, ( = 1, 2, …N-1, N+1,…2N-1, 2N+1,..) (2.13)
Здесь может принимать все целочисленные значения, кроме кратных числу щелей N: 0, N, 2N, .... Следовательно, в случае N щелей между двумя главными максимумами располагается (N–1) дополнительных минимумов, разделенных вторичными максимумами, создающими относительно слабый фон.
Рис. 2.4 даёт представление о распределении интенсивности при дифракции на решётке. Положение главных максимумов зависит от длины волны λ. Поэтому при пропускании через решетку белого света все максимумы, кроме центрального, разлагаются в спектр, фиолетовый конец которого обращен к центру дифракционной картины, а красный – наружу. Таким образом, дифракционная решетка представляет собой спектральный прибор. Заметим, что в то время как стеклянная призма сильнее всего отклоняет фиолетовые лучи, дифракционная решетка, наоборот, сильнее отклоняет красные лучи.
Дата добавления: 2015-09-07; просмотров: 1219;