3.6.11 Дифракция света. Дифракционная решётка

Видеоурок 1: Дифракция света. Дифракционная решетка

Лекция: Дифракция света. Дифракционная решётка. Условие наблюдения главных максимумов при нормальном падении монохроматического света с длиной волны λ на решётку с периодом d

Дифракция света

Все мы прекрасно знаем, что если мама с кухни позвала нас кушать, то, несмотря на большое количество стен на пути звука, мы в любом случае её услышим. Во время распространения волн, они могут огибать препятствия, имеющиеся на пути.

Представим себе солнечное затмение. В некоторых частях Земли царит сплошная темнота, а в некоторых наблюдается полутень. Полутень - это как раз результат огибания преград светом.

Представим ситуацию: мы завесили окна плотной, не просвещающейся тканью, в которой сделали небольшое отверстие. Если данная комната достаточно больших размеров, то на противоположной стене появится освещаемое пятно. Если измерить его диаметр, то получится, что его размер больше, чем отверстие в ткани. Данное явление называется дифракцией на щели:

Аналогичная картина возможна, когда широкая река перетекает в некоторую часть через узкое отверстие. Волны от отверстия начнут распространяться во всех направлениях.

Итак, если небольшой красный луч, выпущенный лазером, будет проходить через некоторое отверстие, то на экране мы будем наблюдать следующую картину:

В центре имеется самое яркое пятно - оно, обычно, находится напротив отверстия, а вокруг наблюдаем волны, образованные источником света в результате огибания препятствия.

Исходя из предыдущих тем, можно сказать, что полученная картина похожа на интерференцию. Если Вы так считаете, то совершенно правы.

Итак, в чем же дело? Ученый Юнг проводил опыты, в результате которых наблюдал за поведением света в случае, описанном на рисунке:

На пути света ученым была поставлена преграда с одним отверстием, а за ним, на некотором расстоянии, преграду с двумя щелями.

Данная установка позволила рассматривать две когерентные волны, которые привели к появлениям максимумом и минимумов амплитуды.

Дифракционная решётка

Это приспособление, имеющее большое количество преград, расположенных на небольшом расстоянии друг от друга. Получить её достаточно просто. Для этого необходимо взять тонкую ткань и взглянуть через нее на свет. Что Вы увидите? Абсолютно все, что находится за тканью. То есть свет огибает небольшие преграды, и позволяют отчетливо наблюдать за происходящим.

Дифракционная решетка характеризуется шириной щелей, промежутков между ними, а также периодом решетки, равным сумме ширины щелей и промежутков:

Вот как выглядит монохроматический свет, что проходит через подобное приспособление:

Условие максимумов для дифракционной решетки:

Условие минимумом:

В данной формуле все величины Вам знакомы, кроме угла - это угол падения света.

Белый свет

До этого момента мы рассматривали, как ведет себя монохроматический свет. Но что же будет в случае, когда свет будет белым, то есть состоящий из всех цветов радуги? Данную картину мы наблюдаем с Вами постоянно, когда смотрим на каплю бензина, на компакт диск. В данном случае белый свет разделится на все цвета радуги.