Дифракциялық тор туралы шығарма

Түрлері торларды[היום-מחר Шағылдырғыш: Штрихтар жазылуы зеркальную (металл) беті және бақылау жүргізіледі жарықта Мөлдір: Штрихтар жазылуы мөлдір беті (немесе вырезаются түріндегі тесігі арналған непрозрачном экранда), бақылау жүргізіліп, жарықта. Сипаттамасы құбылыстар[היום-מחר Осылай көрінеді жарық шамдар шамды, өткен арқылы ашық дифракционную өтіп жатыр. Нөлдік максимум (m=0) сәйкес келеді жарықта, өткен арқылы торды ауытқу. Күші дисперсия торлар бірінші (m=±1) максимумы байқауға болады жіктеу жарықтың спектрі. Ауытқу бұрышы артады өсуіне байланысты толқын ұзындығы (күлгін түсті — қызыл) Фронт жарық толқынының разбивается үзік торлар жекелеген түйіндер когерентті жарық. Бұл түйіндер жағдайы дифракцию арналған штрихах және интерферируют бір-бірімен. Өйткені әр түрлі ұзындықтағы толқындардың интерференциясының максимум қамтамасыз көрсетіледі әр түрлі бұрыштары (анықталатын разностью барысы интерферирующих сәулесінің), онда ақ жарық қойылады » спектр. Формулалар[היום-מחר Қашықтық, ол арқылы қайталанады штрихтар арналған торда деп атайды кезеңімен дифракциялық торлар. Білдіреді әрпімен d. Егер белгілі саны сызықтар ( {\displaystyle N} N), ал 1 мм торлар, онда кезең торлар табады келесі формула бойынша есептеледі: {\displaystyle d=1/N} d = 1 / N мм. Шарттары интерференционных максимумдар дифракциялық торлар, байқалатын белгілі бір бұрыштары бар түрі: {\displaystyle d\,\sin \alpha =k\lambda } d\, \sin\alpha = k \lambda онда {\displaystyle d} d — тор, {\displaystyle \alpha } \alpha — бұрышы максимум осы түстің, {\displaystyle k} k — тәртібі максимум, яғни реттік нөмірі максимум, отсчитанный орталығының суреттер, {\displaystyle \lambda } \lambda — толқын ұзындығы. Егер жарық німділігі торды бұрышпен {\displaystyle \theta } \theta , онда: {\displaystyle d\ \{\sin \alpha +\sin \theta \}=k\lambda } {\displaystyle d\ \{\sin \alpha +\sin \theta \}=k\lambda } Сипаттамалары[היום-מחר Сипаттамаларының бірі дифракциялық тор болып табылады бұрыштық дисперсиясы. Мысалы, ең көп дегенде қандай да бір тәртіп байқалады бұрышпен φ үшін толқын ұзындығы λ мен φ бұрышпен+Δφ — толқын ұзындығы λ+Δλ. Бұрыштық дисперсией торлар деп аталады қатынасы D=Δφ/Δλ. Білдіру үшін D алуға болады, егер продифференцировать формуласын дифракциялық торлар {\displaystyle D={\frac {\Delta \varphi }{\Delta \lambda }}={\frac {k}{d\cos \varphi }}} D = \frac{\Delta \varphi}{\Delta \lambda} = \frac{k}{d \cos \varphi} Осылайша, бұрыштық дисперсиясы ұлғаяды азаюымен кезең торлар d және өсуіне тәртібін спектрін k. Екінші сипаттамасы дифракциялық торлар — ажыратушы қабылеттігі. Ол дегеніміз бұрыштық ені бас максимум мүмкіндігін анықтайды бөлек бақылау 2 жақын спектрлік сызықтар. Кезінде ұлғайту тәртібін спектрін m артады {\displaystyle R={\frac {\lambda }{\partial \lambda }}=mN} {\displaystyle R={\frac {\lambda }{\partial \lambda }}=mN} Сондай-ақ, тағы бір сипаттамасы Дифракциялық торлар — Дисперсиялық облысы. Ол анықтайды әрбір тәртібін спектрлік диапазоны жабу спектрлерін. Бұл параметр, кері-пропорционалды тәртібіне спектрін m {\displaystyle G=\Delta \lambda ={\frac {\lambda }{m}}} {\displaystyle G=\Delta \lambda ={\frac {\lambda }{m}}} Дайындау[היום-מחר Кесу компакт-диск болып саналады мүмкін дифракциялық тор. Жақсы тор талап өте жоғары дәлдікпен жасау. Егер ең болмаса бір щель көптеген болады салынуы қатесі бар болса, онда тор болады бракована. Машина жасау үшін торлар берік және терең встраивается арнайы іргетасы. Алдында тікелей дайындау торлары, машина жұмыс істейді 5-20 сағат жүрісте тұрақтандыру үшін барлық тораптар. Кесу торлар созылады дейін 7 тәулік бұрын, бірақ уақыт жағу штрихтың құрайды 2-3 секунд. Қолдану[היום-מחר Дифракционную торды қолданады спектрлік аспаптарда, сондай-ақ ретінде оптикалық датчиктер сызықтық және бұрыштық орын ауыстырулар (өлшеу дифракциялық торлар), поляризаторов және сүзгілерді инфрақызыл сәуле бөлгіштерінің бума интерферометрах және деп аталатын «антибликовых» көзілдірік. Құрамына көрінетін жарықтың кіреді монохроматические толқындар әр түрлі мәндерімен ұзындықтар. Бұл сәулелену қыздырылған тел (жіп шамдар) толқындар ұзындығының үздіксіз толтырады барлық диапазоны көрінетін жарық. Мұндай сәуле шығару деп аталады және ақ жарық. Жарық, испускаемый, мысалы, газды-разрядты шамдары бар және басқа да көптеген көздері, құрамында жекелеген монохроматические құрайтын кейбір бөлінген мәндерімен толқын ұзындықтары. Жиынтығы монохроматических компонент сәулелену спектрін деп аталады. Белый свет бар үздіксіз спектрі, сәулелену көздерін, жарық испускается атомдарымен заттар бар дискретті спектрін. Аспаптар, олардың көмегімен зерттеледі спектрлер сәулелену көздерін деп аталады спектральными аспаптармен. Үшін ыдырау сәулелену спектрі простейшем спектральном аспабында пайдаланылады призма (сур. 3.10.1). Қолданысқа призмалар негізделген құбылыс дисперсия, яғни байланысты сыну көрсеткішінің n зат толқын ұзындығы жарықтың λ. Сурет 3.10.1. Жіктеу сәулелену спектрі көмегімен призмалар Щель S, оған құлайды зерттелетін сәуле орналасқан фокальной жазықтықта линзалар Л1. Бұл бөлігі аспаптың деп аталады коллиматором. Выходящий бірі-линза параллель байламы жарық німділігі призмасы P. Салдарынан дисперсия жарық әр түрлі толқын ұзындықтары шығады призмалар-әр түрлі бұрыштары. «Фокальной жазықтықта линзалар Л2 орналасқан экран немесе фотопластинка, онда назар аударады сәуле шығару. Нәтижесінде түрлі орындарда экран бейнесі туындайды кіру саңылауының S жарықта әртүрлі толқын ұзындықтары. Барлық мөлдір қатты заттардың (шыны, кварц), соның ішінде жасалады призмалар, сыну көрсеткіші n диапазонында көрінетін жарық убывает ұлғайта отырып, толқын ұзындығы λ, сондықтан призма қатты қабылдамайды бастапқы бағыттары көк және күлгін сәулелері және аз – қызыл. Монотонно убывающая тәуелділігі n (λ) деп аталады қалыпты дисперсией. Бірінші тәжірибе бойынша разложению ақ жарықтың спектрін жүзеге асырылды И. Ньютон (1672 ж.). Бұл спектрлік аспаптарда жоғары сынып оқушылары орнына призмалар қолданылады дифракциялық торлар. Торлар білдіреді кезеңдік құрылымын, выгравированные арнайы делительной машинаны бетінде шыны немесе металл пластинка (сур. 3.10.2). Менің жақсы торларды параллель бір-біріне штрихтар бар ұзындығы шамамен 10 см, ал әрбір миллиметр дейін тиесілі 2000 сызықтар. Бұл ретте, жалпы ұзындығы торлар жетеді 10-15 см Дайындау осындай торларды қолдануды талап етеді, ең жоғары технология. Іс-тәжірибеде қолданылады және одан да көп өрескел торлар 50 – 100 үзік арналған миллиметр жазылған бетіне мөлдір пленка. Ретінде дифракциялық торлар қолданылуы мүмкін тілімін компакт-диск немесе тіпті сынығы граммофонной пластинкалар. Сурет 3.10.2. Дифракциялық тор Простейшая дифракциялық тор тұрады мөлдір учаскелерін (саңылаулардың) болуы, бөлінген непрозрачными аралықтарымен. Арналған торды көмегімен коллиматора жіберіледі параллель байламы зерттелетін жарық. Бақылау жүргізіледі фокальной жазықтықта линзалар, белгіленген темір тордың ар жағында (сур. 3.10.3). Сурет 3.10.3. Дифракция жарықтың торда Әрбір нүктесінде P экранда фокальной жазықтықта линзалар жиналады сәулелер, линза болатын өзара параллель және таратылған белгілі бір бұрышпен θ — құлау бағыты толқындар. Ауытқуы нүктесінде P нәтижесі болып табылады интерференция екінші реттік толқындардың приходящих бұл нүктесін түрлі саңылаулар. Үшін нүктесінде P байқалды интерференционный максимум, жол айырмасы Δ арасындағы өнеркәсіпті, испущенными көршілес саңылаулар, тең болуы тиіс бүтін бір қатарына толқын ұзындықтары: Δ = d sin θm = mλ (m = 0, ±1, ±2, …). Мұнда d – тор, m – бүтін сан, ол деп аталады тәртібіне дифракционного максимум. Сол нүктелерінде экран, олар үшін бұл шарт орындалды орналасады деп аталатын басты максимум қамтамасыз дифракциялық суреттер. «Фокальной жазықтықта линзалар қашықтық ym жылғы максимум нөлдік тәртібін (m = 0) дейін максимум m-ші ретті кезінде кіші бұрыштарында дифракция сияқты мұндағы F – фокустық қашықтық. Назар аудару қажет, яғни әрбір нүктесінде фокальной жазықтықта линзалар жүреді интерференция N толқындар, приходящих бұл нүктесін N беті тегіс, саңылаусыз торлар. Бұл деп аталатын многоволновая (немесе «многолучевая») интерференция. Бөлу жарық энергиясын жазықтығында бақылау күрт ерекшеленеді қатар, ол сонда әдеттегі «двухлучевых» интерференционных сұлбалары. Басты максимум қамтамасыз барлық толқын келеді фазасында, себебі тербеліс амплитудасы артады, N есе, ал қарқындылығы » N2 есе салыстырғанда ауытқуына, ол қозғайды толқыны ғана бір тесік. Жылжыған кезде басты максимумдар қарқындылығы тербеліс тез басылып келеді. Үшін N толқындардың төлесеңіз, бірінен айырмасы фазалардың өзгеруі тиіс » 2π / N, π, интерференция екі толқындар. — Сур. 3.10.4 бейнеленген векторлық диаграммасы тербелістер, возбуждаемых-өнеркәсіпті, барлық N саңылаулар болған жағдайда фазалардың ығысу толқындар көрші саңылаулары мынаған тең 2π / N, ал тиісті жол айырмасы тең λ / N. Векторын бейнелейтін N тербеліс құрайды бұл жағдайда тұйық көпбұрыш. Осылайша, көшкенде бас максимум көрші кем дегенде жол айырмасы Δ = d sin θ өзгеруі тиіс » λ / N. бұл жағдайларды бағалауға болады угловую полуширину δθ бас максимумдар: Мұнда қарапайымдылық үшін тағайындалған, бұл дифракциялық бұрыштары жеткілікті кішкентай. Демек, , онда Nd – толық мөлшері торлар. Бұл қатынас толық келісім теориясымен дифракция параллель сәуледе сәйкес дифракциялық расходимость параллель сәулелік сәулелерінің тең қатысты толқынның ұзындығының λ — поперечному мөлшеріне кедергілер. Сурет 3.10.4. Тербелістерді қосу » максимумы мен минимумы интерференционной суреттер: a – интерференция екі толқындар, b – интерференция N толқындар (N = 8) Қандай маңызды қорытынды шығаруға болады: кезінде дифракция жарықтың торда басты максимум қамтамасыз өте узки. Сур. 3.10.5 көрініс береді қалай өзгереді өткірлігі бас максимумдар көбейту кезінде санның беті тегіс, саңылаусыз торлар. Сурет 3.10.5. Бөлу қарқындылығы кезінде дифракция монохроматического жарық торларда әртүрлі саңылаулар саны. I0 – қарқындылығы тербеліс кезінде дифракция жарықтың бір саңылау Бұл формулалар дифракциялық торлар, ереже бас максимумдар (бұдан нөлдік) тәуелді толқын ұзындығы λ. Сондықтан тор қабілетті разлагать сәулелену спектрі бар, ол болып табылады спектральным аспаппен. Егер торды құлайды немонохроматическое сәулелену, онда әрбір тәртібі дифракция (т. е. әрбір мәні m) туындайды спектрін зерттелетін сәулелену, оның үстіне күлгін бөлігі спектрін жақын орналасады басталды нөлдік тәртібін. — Сур. 3.10.6 бейнеленген спектрлері әр түрлі ретті үшін ақ жарық. Максимум нөлдік тәртібін қалады неокрашенным. Сурет 3.10.6. Жіктеу ақ жарықтың спектрі көмегімен дифракциялық торлар Көмегімен дифракциялық торлар болады өте дәл өлшеу толқын ұзындығы. Егер d торлар белгілі болса, онда оның ұзындығын анықтау азайтатын өлшемге бұрышын θm, тиісті бағыт бойынша таңдалған сызықты спектрде m-ші ретті. Практикада, әдетте, пайдаланылады спектрлері 1-ші немесе 2-ші ретті. Егер спектрінде зерттелетін сәуле бар екі спектрлік сызықтары длинами толқындар λ1 және λ2, онда тор әрбір спектральном тәртібі (бұдан m = 0) бөліп бір толқынын басқа. Негізгі сипаттамаларының бірі дифракциялық тор болып табылады, оның ажыратушы қабылеттігі сипаттайтын бөлу мүмкіндігін пайдалана отырып, торлар екі жақын спектрлік сызықтарын длинами толқындардың λ және λ + Δλ. Спектрлі рұқсат беретін қабілеті бар R қатынасы деп аталады толқын ұзындығы λ ең төменгі ықтимал мәніне Δλ, яғни Айқындауыш қабілеттілігі, спектрлік аспаптардың, және, атап айтқанда, дифракциялық торлар, сондай-ақ шекті рұқсат оптикалық аспаптар жасайтын бейнесі объектілерін (телескоп, микроскоп) анықталады толқындық табиғатымен жарық. Деп санау екі жақын сызықтың спектрінде m-ші ретті ажыратылатын, егер бас максимум үшін толқын ұзындығы λ + Δλ отстоит бас максимум үшін толқынның ұзындығының λ-дан кем емес полуширину бас максимум, яғни δθ = λ / Nd. Мәні бойынша, бұл критерий Релея қолданылған — спектральному құралы. — Дан формула торлар керек: онда Δθ – бұрыштық қашықтық екі арасындағы басты максимумами спектрінде m-ші ретті екі жақын спектрлік сызықтардың айырмашылығымен Δλ толқын ұзындықтары. Қарапайымдылық үшін бұл жұмыстарға дифракция бұрыштары аз (cos θ ≈ 1). Приравнивая Δθ және δθ, аламыз бағалауға рұқсат беретін күш торлар: Осылайша, шекті рұқсат дифракциялық торлар тек шамамен спектрін m санының кезеңдер торлар N. Мейлі тор кезеңі бар d = 10-3 мм, ұзындығы L = 10 см. Сонда, N = 105 (бұл жақсы тор). Спектрінде 2-ші тәртібін ажыратушы қабылеттігі торлар көрсетіледі тең R = 2·105. Бұл ең төменгі разрешимый аралығы толқын ұзындықтары жасыл облысының спектрін (λ = 550 нм) тең Δλ = λ / R ≈ 2,8·10-3 нм. Осы жағдайда шекті рұқсат торлар d = 10-2 м және L = 2 см болғаны еді тең Δλ = 1,4·10-1 нм.

Добавить комментарий

Your email address will not be published.