Obiectiv: Să studiem difracția unui Fraunhofer pe o rețea, pentru a determina perioada de zăbrele și pentru a măsura lungimile de undă ale spectrului de mercur.
Bazele teoretice ale muncii.
Difracția este fenomenul deviației direcției luminii de la liniaritate în propagare într-un mediu cu neomogenități pronunțate. Astfel de neregularități pot fi fante înguste, găuri mici, obstacole subtile. Dimensiunile acestor neomogenități trebuie să fie proporționale cu lungimea de undă l.
În lucrarea de față luăm în considerare difracția luminii cauzată de acțiunea unei grătare de difracție. Grila de difracție este o colecție de un număr mare de fante identice, apropiate. Distanța d între centrele fantelor vecine este numită perioadă de zăbrele;
unde a este lățimea fiecărei fante;
b este lățimea decalajului opac dintre fante.
Dacă o undă monochromatică cade în mod normal pe o astfel de rețea, atunci la infinit sau în planul focal al cristalinului L (fig.1), un model de difracție cu distribuția de intensitate prezentată în Fig. 2 (curba solidă). Linia întreruptă din Fig. 2 prezintă distribuția intensității în modelul de difracție dintr-o fâșie. La locul vârfului de difracție în film de la o fantă se observă acum un număr de maxima intensitate (sus) și vârfuri slabe suplimentare (laterale). Între vârfurile principale și cele laterale există minime colaterale. Cu un număr mare de fante, maximele laterale nu sunt practic vizibile.
Așa cum se poate vedea din fig. 1, diferența de deplasare a undelor a două fante adiacente Δ = dsinj. Condiția maximelor principale pentru grila de difracție este exprimată prin relația
Numărul m din ecuația (1) este numit ordinea maximului de difracție.
Dacă lumina cade pe o rețea care conține un număr de componente spectrale, atunci în conformitate cu formula (1), principalele maxime pentru diferite componente sunt formate în unghiuri diferite: rețeaua descompune lumina în spectru. Caracteristicile grilajului pentru instrumentul spectral sunt dispersia și rezoluția angulară.
Dispersia D este definită ca distanța unghiulară dintre două linii spectrale care diferă în lungime de undă de una, adică
Puterea de rezolvare este cantitatea
unde dl este intervalul minim de lungime de undă pentru care două linii cu lungimi de undă l și l + dl sunt încă solvabile, adică sunt văzute separat. Pe criteriul Raleigh două linii apropiate sunt considerate mai solubile (observate separat), în cazul în care vârful principal al unuia dintre ele coincide cu minimul (cel mai apropiat de vârful principal) celuilalt (Fig. 3).
Descrierea metodei și a instalării.
Schema optică a instalației este prezentată în Fig. 4. Instalarea este asamblată pe o bancă optică. Sursa de lumină este lampa cu mercur 1. Un fascicul paralel de lumină care intră pe grilaj 5 este format din lentilele 2, 4 și fanta 3. Modelul de difracție este observat pe ecranul 6 sub formă de linii spectrale de albastru, verde și galben. Aceste linii se abat de la axa optică la diferite unghiuri j. Plecând de la condiția (1), este posibil să se determine lungimea de undă corespunzătoare liniei spectrale vizibile:
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: