104 Сурет

 

дифракциялық тордағы саңылаулар саны неғұрлым көп болса, тордан өтетін жарық энергиясы соғұрлым көп болады, көршілес максимумдар арасындағы минимум көп болады, яғни максимумдар интенсивтігі жоғары (графигі үшкір де биік ) болады.дифракциялық тордан шығатын спектрдің максимал саны (реті):

яғни тордың периодының түскен жарық толқынының ұзындығына қатынасымен анықталады.

     кеңістіктік немесе үшөлшемді дифракциялық тор – геометриялық пішіндері дұрыс және ұқсас құрылымдық элементтері периодты қайталанатып орналасқан, өлшемдері электрмагниттік толқындардың ұзындығымен шамалас  болатын кеңістіктік оптикалық жүйе. мұндай жүйенің қасиеттері кеңістіктің үш бағытында бірдей периодты болады. кеңістіктік тор ретінде кристалдар қолданылады. кристалдық тордың түйіндерінде орналасқан бөлшектер (атомдар, молекулалар немесе иондар) кристалға түскен жарықты когерентті шашырататын ретті орналасқан толқын көздеріне айналады. яғни, кристалдың атомаралық қашықтығына (~10^-10м) толқын ұзындығы мөлшерлес (λ=10^-12–10^-8 м) рентген сәулелерінің дифракциясын бақылауға болады (105-сурет).

 

 

 

 

 

105-сурет

     кристалл бетіне  сырғанау бұрышымен түскен монохромат рентген сәулелерінің шоғының  (1 және 2 параллель сәулелер) кристалдық тор түйіндері орналасқан параллель жазықтықтардан айналы шағылу нәтижесінде (1' және 2' параллель сәулелер) интерференция құбылысы орындалады. көршілес екі атомдық жазықтықтан щағылған толқындардың оптикалық жол айырымы:

,

 

мұндағы d – кристалдың атомаралық жазықтықтарының ара қашықтығы. дифракциялық максимум атомдық жазықтықтардан шағылған барлық толқындардың фазалары бірдей  болатын бағыттарда орындалады (вульф-брэгтер формуласы):

                                            (260)

 

мұндағы – дифракциялық максимумдар реті.

 

     оптикалық аспаптардың ажыратқыштық қабілеті. кез келген оптикалық аспапта (микроскоп, телескоп, фотоаппарат) обьектінің кескіні апертуралық диафрагма деген аталатын құралдан өтетін шектеулі жарық шоғы арқылы шығады. диафрагманың диаметрі кішірейгенде кескіннің айқындылығы бұзылып, пішіндік өлшемдерінің өзгеруі оптикалық жүйенің геометриялық аберрациясы деген аталады. дифракция салдарынан оптикалық аспапта жарық шығарып тұрған нүктенің кескіні концентрлік интерференциялық сақиналармен қоршалған (монохромат жарықта ашық және күңгірт, ақ жарықта кемпірқосақ түсті) ашық дақ  түрінде шығады. осы құбылыс оптикалық аспап көмегімен обьектінің жақын орналасқан екі нүктесінің айқын жеке кескіндерін бақылауды шектейді. осыдан оптикалық аспаптың ажыратқыштық қабілетін арттыру мәселесі туады.

   

 рэлей критерийі: егер бір нүктелік жарық көзінен(сызықтан)  орындалған  дифракциялық  суреттің орталық максимумы екінші жарық көзінің  дифракциялық суретінің бірінші минимумына сәйкес келсе, интенсивтіктері тең және симметриялық  сызықтары бірдей өзара жақын орналасқан екі спектрлік сызықтың немесе жақын орналасқан екі нүктелік жарық көзінің кескіндері ажыратылған болады (ажыратып көруге болады).

     106а-суретте көршілес екі максимумнің  (үзік сызық) қабаттасуында қортқы интенсивтік (тұтас сызық) максимумдары ажыратылған.

рэлей критерийінің  шарты орындалғанда екі максимумның арасындағы «ойыс» максимум интенсивтігінің 80% құрайды, яғни толқын ұзындықтары λ₁  және  λ₂сызықтарды ажыратып көруге толық мүмкіншілік бар (106б-сурет).

106в-суретте екі максимум бір сызық ретінде қабылданған.

 

106-сурет

 

     объективтің ажыратқыштық қабілеті. егер объективке өте алыста орналасқан екі денеден жарық түссе (мысалы, жұлдыздардан), жарық толқындарын жазық толқындар деп (107-сурет), сәйкесінше, жазық толқындардың дөңгелек тесіктегі (объективтің сақинасындағы) дифракциясының формуласын пайдалануға болады.

 

 

 

107-сурет

 

дифракциялық суреттің центрінде күңгірт және ашық сақиналармен қоршалған ашық дақ болады (жарық ағынының 84% шоғырланады).

толқын ұзындығы λ монохромат жарықта ажыратылуға келетін екі жарық нүктенің бұрыштық ара қашықтығы:

,

мұндағы  d– объективтің диаметрі.

объективтің ажыратқыштық бұрыштық шегі:

.

объективтің ажыратқыштық қабілеті (күші):

.                                        (261)

осыдан, объективтің ажыратқыштық күшін арттыру үшін не оның диаметрін ұлғайту керек, не жарықтың толқын ұзындығын азайту керек.  практикалық қолданыста заттың өте ұсақ бөліктерін зерттеу үшін ультракүлгін сәуле кең қолданылады.

оптикалық аспаптың ажыратқыштық  қабілеті:

,

мұндағы – көршілес екі спектрлік сызықты жеке-жеке өлшеуге болатын кездегі олардың толқын ұзындықтарының ең аз айырмасының абсолют шамасы.

 

     дифракциялық тордың сипаттамалары. бас максимумдардың орны толқын ұзындығына тәуелді () болғандықтан торға ақ жарық түскенде барлық максимумдар (орталық  бас максимумнан  басқалары) спектрге жіктеледі. әр жіктелуде күлгін  түс дифракциялық суреттің ортасына, ал қызыл түс шетіне қарай орналасады. осы құбылыс жарықтың спектрлік құрамын (барлық монохромат құраушылардың толқын ұзындығын және интенсивтігін) зерттеуге қолданылады.

• дифракциялық тордың бұрыштық дисперсиясы сәуленің бұрылу бұрышының толқын ұзындығы бойынша туындысымен анықталады:

        немесе       ,                           (262)

мұндағы   d –дифракциялық тордың периоды,  m– спектрдің реті.

толқын ұзындықтарының  өте аз  интервалына сәйкес келетін бұрыштық өлшем жуықтап алғанда . яғни, бұрыштық дисперсия спектрдің берілген толқын ұзындығының төңірегінде таралу дәрежесін сипаттайды.

• дифракциялық тордың ажыратқыштық қабілеті тордың берілген n саңылаулар санында жоғарғы ретті спектрлерге ауысқанда арта түседі:

.                                            (263)

 

     егер толқын ұзындығы үшін m-ші максимум  бұрышқа сәйкес келсе (), максимумнан көршілес минимумге ауысу кезінде жол айырымыλ/n-ге өзгереді. осыдан,  бұрышқа сәйкес  минимумы   шартын қанағаттандыратыны шығады. рэлей критерийі бойынша , яғни:

         немесе     

толқын ұзындықтары бір-біріне жақын болғандықтан (),

 формуласына сәйкес  болады.