Планы-конспекты уроков по оптике для 11 класса

Этот пример – свидетельство тому, что дифракция происходит всегда, на любых препятствиях, и при очень тонких наблюдениях ею нельзя пренебречь и для препятствий, размеры которых значительно больше длины волны излучения.

Какое же явление дифракция – вредное или полезное? Что нужно учесть при ответе на этот вопрос?

С особым видом дифракции и полезным его использованием познакомимся, рассматривая дифракцию на последовательности параллельных друг другу щелей, образующих дифракционную решетку.

Дифракционная решетка представляет собой совокупность большого числа очень узких щелей, разделенных непрозрачными промежутками (рисунок 2.25).

Если ширина прозрачных щелей (или отражающих полос) равна а, а ширина непрозрачных промежутков (или рассеивающих свет полос) равна b, то величина d=a+b называется периодом решетки, или постоянной решетки. Решетка длиной L содержит N = L / d щелей (штрихов).

Решетки высокого качества изготовляют на специальной делительной машине, наносящей на стеклянной пластине параллельные штрихи. Число штрихов доходит до нескольких тысяч на 1 мм; общее число штрихов в решетке превышает 100000. Просты в изготовлении желатиновые отпечатки – реплики – с такой решетки, зажатые между двумя стеклянными пластинами. Наилучшими качествами обладают так называемые отражательные решетки. Они представляют собой чередующиеся участки, отражающие свет и рассеивающие его.

Рассмотрим элементарную теорию дифракционной решетки.

Пусть на одномерную дифракционную решетку падает под углом Θ монохроматическое излучение с плоским фронтом и длиной волны λ (рисунок 2.26).

Вторичные источники в щелях создают световые волны, распространяющиеся по всем направлениям. Найдем условие, при котором идущие от щелей волны усиливают друг друга. Рассмотрим для этого волны, распространяющиеся в направлении, определяемом углом φ.Такой вариант наблюдения дифракции называют дифракцией в параллельных лучах, или дифракцией Фраунгофера.

Оптическая разность хода волн, приходящих в точку наблюдения от двух соседних щелей, определяется суммой длин отрезков CB и BD. Выразим их через постоянную решетки d и углы Θ и φ:

(1)

где знак (+) или (–) выбирается с учетом того, является решетка отражающей или пропускающей.

При нормальном падении излучения на дифракционную решетку Θ = 0, и формула (1) принимает вид:

(2)

Максимумы будут наблюдаться под углом φ, определяемым условием:

где k = 0, 1, 2, …

Нужно иметь в виду, что при выполнении данного условия усиливаются не только волны, идущие от нижних (по рисунку 2.26) краев щелей, но и волны, идущие от всех других точек щелей. Каждой точке в первой щели соответствует точка во второй щели, находящаяся от первой точки на расстоянии d. Поэтому разность хода вторичных волн, испущенных этими элементами волнового фронта, равна λk и эти волны взаимно усиливаются.

За решеткой помещают собирающую линзу и за ней экран – на фокусном расстоянии от линзы. Линза фокусирует лучи, идущие параллельно друг другу (дифрагировавшие под одним углом), в одной отрезке прямой линии, параллельной щелям решетки. В этой точке происходит сложение волн с их взаимным усилением. Углами φ, удовлетворяющими условию , определяется положение максимумов на экране .

Особенности представлений о геометрических фигурах и форме предмета у старших дошкольников
Исследуя особенности восприятия геометрических фигур детьми А.А. Столяр приходит к вводу, что геометрическое мышление" вполне возможно развить еще в дошкольном возрасте. В развитии "геометрических знаний" у детей прослеживается несколько различных уровней. Первый уровень характеризуе ...

Возрастная и педагогическая психология
Эти две прикладные отрасли психологии, если их рассматривать вместе как единую учебную дисциплину, представляет собой применение общепсихологической теории для объяснения возрастного развития в детские годы (это наиболее исследованный отрезок жизни человека) и психологических условий эффективности ...

Волевая готовность к школьному обучению
Уже в дошкольном возрасте ребенок оказывается перед необходимостью преодоления возникающих трудностей и подчинения своих действий поставленной цели. Это приводит к тому, что он начинает сознательно контролировать себя, управлять своими внутренними и внешними действиями, своими познавательными проце ...