Дифракция фраунгофера на одной щели

Оптическая разность хода между крайними лучами ВМ и CN, идущими от щели под углом j к оптической оси линзы O D=CD=bsinj. Разобьем щель ВС на зоны Френеля, имеющие вид полос, параллельных ребру В щели. Ширина каждой зоны выбирается так, чтобы разность хода от краев этих зон была равна l/2. При интерференции света от каждой пары соседних зон амплитуда результирующих колебаний равна нулю, так как эти зоны вызывают колебания с одинаковыми амплитудами, но противоположными фазами. Всего на ширине щели уместится D:

l/2= bsinj/(l/2) зон. Если число зон четное, т.е. bsinj/(l / 2)=± 2m или bsinj=± ml , m=1,2,3, то наблюдается дифракционный минимум (темная полоса). Если число зон нечетное, т.е.

bsinj/(l / 2)= ± (2m+1) или bsinj= ± (2m+1) , m=1,2,3, то наблюдается дифракционный максимум (светлая полоса). В направлении j=0 наблюдается самый интенсивный центральный максимум нулевого порядка.

Дифракция фраунгофера на решётке

Дифракционная картина на решетке определяется как результат взаимной интерференции волн, идущих от всех щелей, т. е. в дифракционной решетке осуществляется многолучевая интерференция когерентных дифрагированных пучков света, идущих от всех щелей. Если ширина каждой щели равна а, а ширина непрозрачных участков между щелями b, то величина d=a+b называется постоянной (периодом) дифракционной решетки. Пусть плоская монохроматическая волна падает нормально к плоскости решетки. Так как щели находятся друг от друга на одинаковых расстояниях, то разности хода лучей, идущих от двух соседних щелей, будут для данного направления j одинаковы в пределах всей дифракционной решетки:

Δ=CF=(a+b)sinϕ=dsinϕ. Очевидно, что в тех направлениях, в которых ни одна из щелей не распространяет свет, он не будет распространяться и при двух щелях, т. е. прежние (главные) минимумы интенсивности будут наблюдаться в направлениях, определяемых условием asinϕ=±mλ (m=1,2,3,…). Вследствие взаимной интерференции световых лучей, посылаемых двумя щелями, в некоторых направлениях они будут гасить друг друга, т. е. возникнут дополнительные минимумы. Таким образом условие дополнительных минимумов: dsinϕ=±(2m+1) , (m=1,2,3,…). Наоборот, действие одной щели будет усиливать действие другой, если dsinϕ=±2m =±mλ, (m=1,2,3,…). т.е. это выражение задаёт

условие главных максимумов. таким образом, полная дифракционная картина, для двух щелей определяется из условий: asinϕ= - главные минимумы; dsinϕ= , , ,… - дополнительные минимумы; dsinϕ=0,λ,2λ,3λ,… - главные максимумы, т. е. между двумя главными максимумами располагается один дополнительный минимум. Аналогично можно показать, что между каждыми двумя главными максимумами при трех щелях располагается два дополнительных минимума, при четырех щелях — три и т. д. Чем больше щелей N, тем большее количество световой энергии пройдет через решетку, тем больше минимумов образуется между соседними главными максимумами, тем, следовательно, более интенсивными и более острыми будут максимумы.

ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ОПТИЧЕСКИХ ПРИБОРОВ

Светосила-способность концентрировать излучение; способность различать соседние детали изображения – разрешающая сила; соотношение размеров предмета и его изображения – увеличение. Для многих приборов определяющей характеристикой оказывается угол поле зрения. Сумеречное число характеризует качество изображения при слабом освещении.

ДИФРАКЦИЯ РЕНТГЕНОВСКИХ ЛУЧЕЙ

Рассеяние рентгеновских лучей кристаллами, при котором из начального пучка лучей возникают вторичные отклонённые пучки той же длины волны, появившиеся в результате взаимодействия первичных рентгеновских лучей с электронами вещества; направление и интенсивность вторичных пучков зависят от строения рассеивающего объекта. Наряду с рассеянием без изменения длины волны наблюдается рассеяние с изменением длины волны — так называемое комптоновское рассеяние. Кристалл является естественной трёхмерной дифракционной решёткой для рентгеновских лучей. Направление дифракционных максимумов удовлетворяет одновр. трём условиям: a(cos a — cos ) = Нl; b(cos b — cos ) = Kl; с(cos g — cos ) = Ll. Здесь а, b, с — периоды кристаллической решётки по трём её осям; , , — углы, образуемые падающим, а a, b, g — рассеянным лучами с осями кристалла; l — длина волны рентгеновских лучей, Н, К, L — целые числа. Эти уравнения называются уравнениями Лауэ. Дифракционную картину получают либо от неподвижного кристалла с помощью рентгеновского излучения со сплошным спектром, либо от вращающегося или колеблющегося кристалла, освещаемого монохроматическим рентгеновским излучением, либо от поликристалла, освещаемого монохроматическим излучением.

ЕСТЕСТВЕННЫЙ СВЕТ (НЕПОЛЯРИЗОВАННЫЙ) - оптическое излучение с быстро и беспорядочно изменяющимися направлениями напряжённости электромагнитного поля, причём все направления колебаний, перпендикулярные к световым лучам, равновероятны.

ПОЛЯРИЗОВАННЫЙ СВЕТ – свет, световые волны, электромагнитные колебания которых распространяются только в одном направлении.

СТЕПЕНЬЮ ПОЛЯРИЗАЦИИ называется величина P= , где и - соответственно максимальная и минимальная интенсивности частично поляризованного света, пропускаемого анализатором. Для естественного света и P=1; для плоскополяризованного =0 и P=1.

ЗАКОН МАЛЮСА — физический закон, выражающий зависимость интенсивности линейно-поляризованного света после его прохождения через поляризатор от угла ϕ между плоскостями поляризации падающего света и поляризатора. , где - интенсивность падающего на поляризатор света, I — интенсивность света, выходящего из поляризатора, - коэффициент прозрачности поляризатора.

ЗАКОН БРЮСТЕРА — закон оптики, выражающий связь показателя преломления с таким углом, при котором свет, отражённый от границы раздела, будет полностью поляризованным в плоскости, перпендикулярной плоскости падения, а преломлённый луч частично поляризуется в плоскости падения, причем поляризация преломленного луча достигает наибольшего значения. Легко установить, что в этом случае отраженный и преломленный лучи взаимно перпендикулярны. Соответствующий угол называется углом Брюстера.