Дифракционная решетка. Дифракционной решеткой называют всякую периодическую (или близкую к периодической) структуру, влияющую на распространение волн той или иной природы

Дифракционной решеткой называют всякую периодическую (или близкую к периодической) структуру, влияющую на распространение волн той или иной природы. Простейшая оптическая дифракционная решетка представляет собой стеклянную пластинку, на которой с помощью делительной машины нанесен ряд параллельных штрихов. Штрихи являются практически непрозрачными промежутками, так как они рассеивают свет. Промежутки между штрихами являются прозрачными частями пластинки −щелями. Таким образом, дифракционная решетка представляет собой совокупность большого числа щелей.

При нормальном падении плоской монохроматической волны на дифракционную решетку (рис. 23), рассмотренное выше явление дифракции на одной щели усложняется взаимной интерференцией волн, идущих от разных щелей. Каждую щель решетки можно рассматривать как самостоятельный источник когерентных колебаний.

Рассмотрим лучи AN и CM. Оптическая разность хода между этими лучами Величина d = a + b, где a − ширина прозрачного участка (щели), b − ширина непрозрачного участка, называется постоянной дифракционной решетки.

Такая же разность хода лучей кратна , то . Для четных при интерференции в фокальной плоскости линзы L волны усиливают друг друга. Тогда получаем следующее условие дифракционных максимумов (уравнение дифракционной решетки)

(3.4)

где k = 0, 1, 2, 3,... − порядок дифракционного спектра. Направлениям, определяемым условием (3.4), соответствуют главные дифракционные максимумы. Очевидно, что минимумы освещенности будут на прежних местах (сравни со щелью), ибо те направления, по которым ни одна из щелей не посылает света, не получают его и при большом количестве щелей.

С увеличением числа щелей растет интенсивность главных максимумов, т.к. возрастает количество пропускаемого решеткой света. Однако, самое существенное изменение, вносимое большим числом щелей, состоит в превращении расплывчатых максимумов в резкие узкие максимумы, разделенные практически темными промежутками. Интерференция дифракционных пучков света приводит к перераспределению интенсивности света в промежуточных направлениях между главными минимумами. Таким образом, дифракционная картина, создаваемая решеткой, состоит из системы узких ярких полос, разделенных сравнительно широкими темными промежутками.

Для различных значений положения всех главных максимумов данного порядка не совпадают друг с другом. Поэтому возникают дифракционные спектры первого, второго и т.д. порядков, причем внутренняя область спектра каждого порядка фиолетовая, а наружная − красная. На экране будут наблюдаться две системы спектров слева и справа от нулевого порядка.

Дифракционные решетки применяются, в основном, для исследования спектров испускания и поглощения тел.

Поиск по сайту: