Интерференция волн. Дифракция волн. Дифракция света. Дифракционная решетка. Дисперсия волн, типы спектров, спектральный анализ, страница 13

После того как плоская световая волна дойдет до щелей D₂ (рис. 10), все точки этих щелей можно согласно принципу Гюйгенса—Френеля считать когерентными источниками вторичных волн. (Эти источники являются когерентными, так как фронт плоской волны достигает всех точек щелей D₂ одновременно.)

Понятно, что в точках экрана Э, расположенных в плоскости симметрии, установки, волны от соответственных точек обеих щелей приходят в одной фазе. В результате интерференции в этом месте экрана амплитуды колебаний складываются и таким образом образуется центральная светлая полоса С₀

Волны, падающие на экран Э не перпендикулярно, проходят различные расстояния. У них появляется разность хода; ∆d, которая зависит от угла падения.

Если эта разность хода равна , то в результате их интерференции на экране образуется боковая темная полоса Т₁; при разности хода, равной , образуется светлая радужная полоса С_1. При разности хода  наблюдается снова темная

Полоса Т₂; при разности хода  -светлая радужная полоса, и  т. д. Понятно, что чередующиеся темные и светлые радужные полосы

			Рисунок 12 – Дифракционная картина

(дифракционные спектры) образуются по обе стороны от центральной светлой полосы.

7 Дифракционная решетка.

Дифракционная картина в опыте с двумя щелями не имеет достаточной резкости. Это связано с тем, что через две узкие щели проходит мало света. Дифракционная картина получится яркой и хорошо различимой, если во второй ширме будет большое число параллельных одинаковых щелей, расположенных на равных расстояниях друг от друга. Такая совокупность щелей получила название дифракционной решетки.

Сумма ширины а одной щели и ширины Ь одной непрозрачной полоски между щелями называется постоянной, решетки или ее периодом (рис. 11). Постоянную решетки обычно обозначают буквой d

d=a+b

В настоящее время для научных целей используются дифракционные решетки, у которых на 1 мм приходится 300, 1200, 1800 и даже 2400 штрихов. С увеличением числа щелей на единицу длины решетки улучшаются четкость и правильность дифракционных спектров.

Поставив дифракционную решетку перед объективом, проецирующим изображение освещающей щели, мы увидим на экране дифракционную картину (рис, 12). Как видно из этого рисунка, центральная светлая полоса белая, а боковые полосы — цветные. В каждой боковой светлой полосе параллельно друг другу располагаются полоски, цвет которых постепенно и непрерывно изменяется от фиолетового до синего, от синего до голубого, от голубого до зеленого, от зеленого до желтого, от желтого до оранжевого и от оранжевого до красного.

На ближних к центральной светлой полосе краях спектров получаются фиолетовые полоски, а на дальних — красные.

	Рисунок 14 – Вторичные волны

 

	Рисунок 15

 

Рис 13

8 Определение длины световой волны.

Используя дифракционную решетку, можно определить длину световой волны.

Для этого необходимо собрать установку, схема которой изображена на рисунке 13.

На дифракционную решетку падает плоская световая волна (пучок параллельных лучей) длиной К. Когда волна дойдет до решетки, каждая точка ее щелей по принципу Гюйгенса — Френеля пошлет во все стороны элементарные вторичные волны (рис.14 ). Начальные фазы всех вторичных волн будут одинаковыми. Вторичные элементарные волны, посылаемые каждой щелью перпендикулярно к экрану, будут иметь одинаковые фазы, и в результате интерференции их амплитуды сложатся. Для всех остальных направлений волны, идущие от разных щелей, имеют разность хода.