Физика. Часть 3. Колебания и волны. Волновая оптика. Дымченко Н.П - 147 стр.

UptoLike

Рубрика: 

147
8. Дифракция световых волн
В заданиях представлены задачи на применение метода зон Френеля и
прохождение света через дифракционную решетку. В задачах первого типа
строят зоны Френеля для плоской или сферической волны ( в зависимости от
условия задачи) и рассчитывают число зон Френеля, видимых из точки наблю-
дения. Если число зон Френеля четное, то в этой точке будет наблюдаться
минимум освещенности, при нечетном числе максимум, т.к. соседние зоны
Френеля имеют разность хода λ/2 и, следовательно, действуют в противофазе и
гасят друг друга.
Второй тип задач представлен дифракцией Фраунгофера на одномерной
и трехмерной (кристалл) дифракционной решетке и заключается в нахождении
характеристик дифракционного спектра и дифракционной решетки: ширины
спектра, линейной и угловой дисперсии, направлении дифракционных макси-
мумов, разрешающей силы на основе уравнений, определяющих
дифракционные явления на щели и решетке.
Направления дифракционных минимумов на щели:
sin
bk
ϕλ
,
где b ширина щели, k =1, 2, 3, … –порядок дифракционного минимума.
Направления дифракционных максимумов на щели:
sin(21)2
bk
ϕλ
=±+
.
Уравнение ВульфаБрэгга:
2sin
dk
ϑλ
,
где d расстояние между атомными плоскостями кристалла;
ϑ
угол дифрак-
ции, под которым наблюдается дифракционный максимум от данной системы
атомных плоскостей.
Разрешающая сила R любого спектрального аппарата, в том числе ди-
фракционной решетки:
где N общее число щелей решетки;
δλ
минимальная разность двух спек-
тральных линий, при которой эти линии воспринимаются раздельно в
соответствии критерием Рэлея (две линии воспринимаются раздельно, если се-
редина максимума одной линии приходится на край максимума соседней
линии).
Линейная дисперсия
.
лин
D
:
.
,
лин
l
D
δ
δλ
=
,
RkN
λ
δλ
==
Примечание [Н. П.3]:
Мо-
жет эти формулы убрать, т.к. на
щели задач нет.
                      8. Дифракция световых волн
      В заданиях представлены задачи на применение метода зон Френеля и
прохождение света через дифракционную решетку. В задачах первого типа
строят зоны Френеля для плоской или сферической волны ( в зависимости от
условия задачи) и рассчитывают число зон Френеля, видимых из точки наблю-
дения. Если число зон Френеля четное, то в этой точке будет наблюдаться
минимум освещенности, при нечетном числе – максимум, т.к. соседние зоны
Френеля имеют разность хода λ/2 и, следовательно, действуют в противофазе и
гасят друг друга.
      Второй тип задач представлен дифракцией Фраунгофера на одномерной
и трехмерной (кристалл) дифракционной решетке и заключается в нахождении
характеристик дифракционного спектра и дифракционной решетки: ширины
спектра, линейной и угловой дисперсии, направлении дифракционных макси-
мумов, разрешающей силы на основе                уравнений, определяющих
дифракционные явления на щели и решетке.
     • Направления дифракционных минимумов на щели:                           Примечание [Н. П.3]: Мо-
                                                                              жет эти формулы убрать, т.к. на
                                 bksin ϕλ=±  ,                                щели задач нет.

где b ширина щели, k =1, 2, 3, … –порядок дифракционного минимума.
     • Направления дифракционных максимумов на щели:
                                  ϕλ=±+
                             bksin(21)2        .
     • Уравнение Вульфа–Брэгга:
                               dk ϑλ=±
                              2sin                   ,
где d – расстояние между атомными плоскостями кристалла; ϑ – угол дифрак-
ции, под которым наблюдается дифракционный максимум от данной системы
атомных плоскостей.
     • Разрешающая сила R любого спектрального аппарата, в том числе ди-
фракционной решетки:
                                  λ
                                ==
                              RkN                ,
                                 δλ
где N – общее число щелей решетки; δλ – минимальная разность двух спек-
тральных линий, при которой эти линии воспринимаются раздельно в
соответствии критерием Рэлея (две линии воспринимаются раздельно, если се-
редина максимума одной линии приходится на край максимума соседней
линии).
     • Линейная дисперсия Dлин. :
                                          δl
                                Dлин. =      ,
                                          δλ

                                   147