Дифракційна решітка

На властивості дифракції заснований устрій дифракційної решітки. Дифракційна решітка – це сукупність дуже великої кількості вузьких щілин, які розділені непрозорими проміжками.

Період решітки та принцип її роботи

Період решітки – це сума ширини однієї щілини і одного непрозорого проміжку. Для позначення використовують букву d. Період дифракційний решітки часто коливається близько 10 мкм. Розглянемо, як працює і для чого потрібна дифракційна решітка.

На дифракційну решітку падає плоска монохроматична хвиля. Вторинні джерела, розташовані в щілинах решітки, створюють світлові хвилі, які розповсюджуватимуться у всіх напрямках. Будемо шукати умови, за яких хвилі, що йдуть від різних щілин, будуть підсилювати один одного.

Для цього розглянемо поширення хвиль, в будь – якому одному напрямку. Нехай це будуть хвилі, що поширюються під кутом.

Різниця ходу між хвилями буде дорівнювати відрізку АС. Якщо в цьому відрізку можна укласти ціле число довжин хвиль, то хвилі з усіх щілин, будуть накладатися один на одного, і підсилювати один одного.

Довжину Ас можна знайти з прямокутного трикутника АВС.

AC = AB*sin (φ) = d*sin (φ).

Можемо записати умову для кута, при якому будуть спостерігатися максимуми:

D*sin (φ) = ± k*λ.

Тут k – будь-яке позитивне ціле число або 0. Величина, що визначає порядок спектра.

За решіткою розташовують збираючу лінзу. За допомогою неї фокусуються промені, які йдуть паралельно. Якщо кут задовольняє умові максимуму, то на екрані він визначає положення головних максимумів. Оскільки становище максимумів буде залежати від довжини хвилі, то решітка буде розкладати біле світло в спектр.

Чим більше довжина хвилі, тим далі від центрального максимуму, розташовуватиметься максимум відповідній даній довжині хвилі.

Між максимумами будуть проміжки мінімуму освітленості. Чим більше число щілин, тим чіткіше будуть окреслені максимуми, і тим більше буде ширина мінімумів.

Дифракційна решітка використовується для точного визначення довжини хвилі. При відомому періоді решітки визначити довжину хвилі дуже легко, достатньо лише виміряти кут направлення на максимум.


1 Star2 Stars3 Stars4 Stars5 Stars (1 votes, average: 5.00 out of 5)

Дифракційна решітка