Departamentul de Fizică
LECTURĂ 13
PLANUL DE LECTURĂ
1. Difracția în fasciculele convergente (difracția Fresnel):
- difracție pe o gaură circulară;
- difracție pe un disc.
2. Difracția în grinzi paralele (difracția lui Fraunhofer):
- difracție de la o fantă;
- difracție grilaj.
3. Descompunere spectrală. rezoluție
zăbrele.
Fizica generală. "Difracția undelor luminoase"
1
DIFFACȚIUNEA LUMINII
Departamentul de Fizică
Difracția în fasciculele convergente (difracția Fresnel).
Fresnel difracție: o sferică sau
plan val, iar ecranul este la o distanță finită de
obstacole.
Difracția pe o gaură circulară.
P0
Pe calea unui val sferic de lumină
este un ecran opac cu o rundă
gaura.
b 2 2
b 2
P
Tipul imaginii depinde de numărul de zone
Fresnel, care se încadrează în
deschis
părți din
val
suprafață în planul găurii.
afișa
Fizica generală. "Difracția undelor luminoase"
2
DIFFACȚIUNEA LUMINII
Departamentul de Fizică
Difracția în fasciculele convergente (difracția Fresnel).
Amplitudinea oscilației rezultate la punctul P:
A1 Am
A
2
2
P0
(A A1 A2 A3 A4 Am.)
b 2
b 2 2
P
Semnul "+" din această expresie
corespunde
ciudat,
"-" până la m.
afișa
Dacă gaura deschide un număr impar de zone Fresnel, atunci în punctul respectiv
există o valoare maximă dacă valoarea uniformă este minimă.
Dacă deschiderea deschide o singură zonă Fresnel, atunci la punctul P
va fi intensitatea maximă.
Cea mai mică intensitate corespunde a două zone deschise
Fresnel.
Fizica generală. "Difracția undelor luminoase"
3
Departamentul de Fizică
DIFFACȚIUNEA LUMINII
Difracția în fasciculele convergente (difracția Fresnel).
Difracția pe disc.
Am pus calea unei valuri sferice de lumină de la sursa P0.
disc rotund opac.
Dacă discul mai întâi închide m
opac
Zonele Fresnel, amplitudinea A din
afișa
disc rotund
punctul P va fi egal cu
A Am 1 Am 2 Am 3
P0
P
Am 1
A
2
La P, maximul,
adecvat
jumătate din
primul deschis
Zonele Fresnel.
Maximul central este înconjurat de închis și concentric concentric
inele luminoase, iar intensitatea la maxime scade odată cu creșterea
distanța de la centrul imaginii.
Fizica generală. "Difracția undelor luminoase"
4
DIFFACȚIUNEA LUMINII
Departamentul de Fizică
Difracția în grinzi paralele (Fraunhofer Diffraction)
Difracția de la o fantă
fantă
lentilă
Schema
difracție
Fraunhofer:
o sursă de lumină punctată
în
concentra
colectare
lentile;
Modelul de difracție este investigat
pe ecran în plan focal
a doua
colectare
lentile,
instalat în spatele obstacolului.
Lumină monocromatică plată
val
Falls
în mod normal
pe
Opacul cu un obstacol îngust,
un decalaj infinit de lung.
Sarcina: de a investiga distribuția
intensitatea luminii pe ecran.
afișa
Fizica generală. "Difracția undelor luminoase"
Folosim principiul Huygens
- Fresnel.
5
DIFFACȚIUNEA LUMINII
Departamentul de Fizică
Difracția în grinzi paralele (Fraunhofer Diffraction)
Difracția de la o fantă
B
A
fantă
lentilă
P
afișa
Fizica generală. "Difracția undelor luminoase"
Fiecare punct al fantei este
sursa de
coerent
valuri secundare (fante plane
coincide cu fața incidentului
val).
paralel
grinzi
raze,
lăsând decalajul în direcție
. (unghiul de difracție) sunt colectate
obiectiv la punctul P.
deschis
parte din
val
suprafața AB este împărțită în
Zonele Fresnel, care au forma
benzi paralele cu partea laterală
margini.
6
Departamentul de Fizică
DIFFACȚIUNEA LUMINII
Difracția în grinzi paralele (Fraunhofer Diffraction)
Difracția de la o fantă
Să determinăm numărul de zone N care se potrivesc cu decalajul.
Lățimea unei zone
. x este definită ca
2
x
păcat
Fie a = AB fie lățimea decalajului.
A
B
De aici
lentilă
Valurile secundare au același lucru
fază și amplitudine în planul fantei
(zona Fresnel).
C
P
o
asin
N
.
x
2
fantă
afișa
Fizica generală. "Difracția undelor luminoase"
Prin urmare,
fluctuații
excitat la punctul P de două
Zonele învecinate sunt egale în amplitudine
și sunt opuse în fază.
7
Departamentul de Fizică
DIFFACȚIUNEA LUMINII
Difracția în grinzi paralele (Fraunhofer Diffraction)
Să scriem condițiile pentru minime
Difracția de la o fantă
și maxime de difracție
imaginile de pe ecran (pentru punctul P):
a) minim de difracție (plin
întuneric):
A
B
fantă
C
2
,
m 1, 2. 3.
b) maxim de difracție:
lentilă
P
la 2 m
afișa
Fizica generală. "Difracția undelor luminoase"
2 m 1. m 1, 2. 3.
2
În direcția 0, observați unul
central
difracțional
maxim, deoarece oscilațiile,
cauzate în partea centrală
ecranul toate părțile fantei,
apar în aceeași fază.
8
Departamentul de Fizică
DIFFACȚIUNEA LUMINII
Difracția în grinzi paralele (Fraunhofer Diffraction)
Difracția de la o fantă
Reprezentăm spectrul de difracție în
forma dependenței
Sunt păcat
fantă
minimă:
lentilă
păcat m
afișa
P
eu
2 0 2
o
a a a
ca 2m
păcat
Fizica generală. "Difracția undelor luminoase"
o
Sunt în păcat
2
,
o
Partea principală a energiei luminoase
concentra
în
central
maximul.
Cu unghi de difracție în creștere
intensitate
advers
maxima scade drastic.
9
DIFFACȚIUNEA LUMINII
Departamentul de Fizică
Difracția în grinzi paralele (Fraunhofer Diffraction)
Stratul de difracție
În cazul difracției Fraunhofer pe o singură fanta, distribuția
Intensitatea pe ecran este determinată de unghiul.
Deplasarea fantei paralele cu ea însăși nu se va schimba
modelul de difracție și cele două adiacente sunt aceleași
lacunele vor da o imagine ca urmare a interferenței valurilor care călătoresc
de la ambele fante.
Grila de difracție este un număr mare de elemente identice,
distanțate unele de altele de aceeași distanță a fantelor.
În practică, sloturile sunt zone transparente de sticlă
plăci, separate prin lovituri opace.
Grilaje moderne - peste 1000 de lovituri pe o lungime de 1 mm.
Distanța dintre centrele sloturilor vecine este perioada de zăpadă.
Fizica generală. "Difracția undelor luminoase"
10
Departamentul de Fizică
DIFFACȚIUNEA LUMINII
Difracția în grinzi paralele (Fraunhofer Diffraction)
Stratul de difracție
Să presupunem că o grindă de difracție cu spații N este normală
O undă monocromatică plană cade la ea.
În spatele grătarului este o lentilă, în planul focal al căreia
există un ecran.
Modelul de difracție de pe ecran va fi rezultatul a două tipuri
interferența razelor luminoase:
a) interferența difuzării razelor la fiecare fanta
în mod individual;
b) interferența razei difuze din diferite fante.
Pentru simplitate, să luăm în considerare difracția Fraunhofer pe două fante,
Apoi generalizăm rezultatele obținute în cazul setului
cum ar fi fisurile.
Fizica generală. "Difracția undelor luminoase"
11
Departamentul de Fizică
DIFFACȚIUNEA LUMINII
Difracția în grinzi paralele (Fraunhofer Diffraction)
Stratul de difracție
Lățimea fantei să fie egală cu distanța dintre ele.
Apoi a b d
Mișcări libere paralele
În prezența unui obiectiv nu se schimbă
A B D E
modelul de difracție, deci
minime
adecvat
difracție
pe
unul
fantă
.
va rămâne
minime și
AB a
difracție pe două sau mai multe fante.
BD b
În caz contrar, dacă într-o anumită direcție
Fiecare slot nu trimite lumină, apoi înăuntru
Această direcție nu va fi ușoară și de la
din întregul set de fante.
Fizica generală. "Difracția undelor luminoase"
12
Departamentul de Fizică
DIFFACȚIUNEA LUMINII
Difracția în grinzi paralele (Fraunhofer Diffraction)
Stratul de difracție
Prin urmare,
așa
denumit
principal
minime
se observă intensitate în direcțiile determinate de
starea scrisă anterior pentru un slot:
la 2 m
A B D E
AB a
BD b
2
,
m 1, 2. 3.
Din cauza
reciproc
amestec
lumină
raze,
trimis
.
fante diferite (condiția b), în
unele direcții vor fi
se sting reciproc.
Va fi
valori scăzute.
suplimentar
Definim condițiile pentru formarea lor.
P
Fizica generală. "Difracția undelor luminoase"
13
Departamentul de Fizică
DIFFACȚIUNEA LUMINII
Difracția în grinzi paralele (Fraunhofer Diffraction)
Stratul de difracție
Evident, acestea vor fi direcțiile care corespund
(CD) 2. 3 2. etc. trimis de la
punctele corespunzătoare din ambele sloturi, de exemplu, din punctele AD.
Asemenea zone
condiție
A B D E
C
P
AB a
BD b
Fizica generală. "Difracția undelor luminoase"
.
sunt determinate
DC ADSin a b sin sin
dsin. 3.
2 2
prin urmare
mod
condiție
vor fi minime suplimentare
arata astfel:
dsin 2 m 1. m 0. 1. 2. 3.
2
14
Departamentul de Fizică
DIFFACȚIUNEA LUMINII
Stratul de difracție
În consecință, direcțiile care definesc principalele maxime,
sunt determinate de condițiile:
dsin 2 m
2
m,
m 0,1,2,3.
În aceste direcții, acțiunea unei fante îmbunătățește acțiunea
altul.
.
Astfel, pentru două fante modelul de difracție
este determinată de condițiile:
principalele minime:
asin
minime suplimentare: dsin
principalele maxime:
dsin
,
2
0
,
2
3
,
2
. 2
3.
5
.
2
3.
și anume între cele două valori principale este
un minim suplimentar, iar maximele devin mai înguste,
decât în cazul unei singure fante.
Fizica generală. "Difracția undelor luminoase"
15
DIFFACȚIUNEA LUMINII
Stratul de difracție
Departamentul de Fizică
Descompunere spectrală.
condiție
principal
maximele
difracție
(dsin m) conține lungimea de undă.
zăbrele
Prin urmare, dacă o lumină albă, de exemplu, cade pe o rețea, este diferită
lungimile de undă vor corespunde cu cele deplasate față de
prieten
maximele
că
pe
ecranul
uite
cum
secvență de bare de culoare.
În caz contrar, la fiecare valoare a lui m 0 corespunde un spectru care
începe cu o bandă purpurie și se termină cu roșu.
Cu un număr mare de lacune în zăbrele, aceste benzi nu se suprapun
și clar separate unul de celălalt.
Astfel, grilajul de difracție face posibilă stabilirea
compoziția spectrală a radiației îndreptate spre ea.
Fizica generală. "Difracția undelor luminoase"
16
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: