Файл: Bil-elektr.doc

Положение главных максимумов освещенности в дифракционной картинке, получаемой при нормальном падении световой волны на поверхность решетки, определяется соотношением:

d sin= k

где d sin-разность хода лучей световых волн от соседних щелей;-угол дифракции, т.е. угол между направлением хода падающей на решетку световой волны и направлением хода волны на выходе ее из щели; k – порядок максимума (k = 0,1,2,3,…).

Положения главных минимумов определяется соотношением

d sin= (2k + 1) ,

k – порядок минимума (k = 0,1,2,3,…).

Особенность обозначений:

максимум, соответствующий значению k=0, называется главным, или центральным

максимум, соответствующий значению k=1, называется первым максимумом, или максимумом первого порядка

минимум, соответствующий значению k=0, называется первым минимумом, или минимумом первого порядка

Падение смешанного излучения на дифракционную решетку

По условию дифракционного максимума d sin= k угол дифракции зависит от длины волны излучения: красный луч отклонится больше, чем синий.

Дифракционная решетка является спектральным прибором, который разделяет сложное излучение на монохроматические компоненты.

Спектр дифракционной решетки

две монохроматические

волны

400 нм и 700 нм

белый свет

44. Дисперсия света. Виды спектров. Спектроскоп.

Еще со времен Ньютона призма используется и как устройство для разложения белого света на составляющие. Известные опыты Ньютона по разложению солнечного света с помощью треугольной призмы на 7 цветов радуги можно трактовать как способ выделения из солнечного света электромагнитного излучения с определенной длиной волны (рис. 15).

Рис. 15

С точки зрения геометрической оптики такое разложение можно объяснить как различие показателей преломления лучей разного цвета, приписав красному цвету наименьший показатель преломления, а фиолетовому максимальный. Волновая оптика трактует показатель преломления как отношение скоростей света в вакууме и данном веществе:

поэтому, скорость распространения в стекле волн, соответствующих красному цвету, максимальна.

Так как частота колебаний в световой волне при переходе из вакуума в вещество не меняется, то удобнее данную волну, пересекающую границу раздела сред, характеризовать частотой.

Зависимость скорости распространения электромагнитной волны в среде от частоты колебаний в ней вектора напряженности электрического поля называют дисперсией. Разные скорости распространения в веществе электромагнитных волн с разной частотой колебаний объясняются особенностями взаимодействия этих волн с электронами, входящими в состав атомов и молекул вещества среды, где они движутся. Дисперсией света объясняется такое природное явления, как радуга (рис. 16).

Спектромизлучения называется распределение энергии электромагнитного излучения по длинам волн (или частот). Такое распределение можно получить, например, направляя излучение от источника на призму или дифракционную решетку. По другую сторону призмы или решетки излучение с разной длиной волны идет в разных направлениях. Идущую под разными углами энергию можно зарегистрировать разными способами, простейшим из которых является концентрация энергии на зачерненный детектор, а затем и измерение его температуры. Такой детектор называетсятермостолбиком.

Для получения спектра излучения видимого диапазона используется прибор, называемый спектроскопом(рис. 1), в котором детектором излучения служит человеческий глаз.

Солнечный свет имеет много тайн. Одна из них – явление дисперсии. Первым его обнаружил великий английский физикИсаак Ньютон в 1666 году, занимаясь усовершенствованием телескопа.

Дисперсия света(разложение света) –  это явление, обусловленное зависимостью абсолютного показателя преломления вещества от частоты (или длины волны) света (частотная дисперсия), или, то же самое, зависимость фазовой скорости света в веществе от длины волны (или частоты).

Экспериментально дисперсия света была открыта И. Ньютоном около 1672 года, хотя теоретически достаточно хорошо объяснена значительно позднее. Один из самых наглядных примеров дисперсии –  разложение белого света при прохождении его через призму (опыт Ньютона). Сущностью явления дисперсии является неодинаковая скорость распространения лучей света c различной длиной волны в прозрачном веществе –  оптической среде (тогда как в вакууме скорость света всегда одинакова, независимо от длины волны и следовательно цвета). Обычно чем больше частота волны, тем больше показатель преломления среды и меньше ее скорость света в ней:

• у красного цвета максимальная скорость в среде и минимальная степень преломления,

• у фиолетового цвета минимальная скорость света в среде и максимальная степень преломления.

Дисперсия света позволила впервые вполне убедительно показать составную природу белого света.

Белый свет разлагается на спектр и в результате прохождения через дифракционную решётку или отражения от нее (это не связано с явлением дисперсии, а объясняется природой дифракции).

Дифракционный и призматический спектры несколько отличаются: призматический спектр сжат в красной части и растянут в фиолетовой, и располагается в порядке убывания длины волны: от красного к фиолетовому; нормальный (дифракционный) спектр –  равномерный во всех областях и располагается в порядке возрастания длин волн: от фиолетового к красному.