Знаймо

Додати знання

приховати рекламу

Цей текст може містити помилки.

Дифракційна решітка



План:


Введення

Дуже велика відбивна дифракційна решітка.

Дифракційна решітка - оптичний прилад, що працює за принципом дифракції світла, являє собою сукупність великого числа регулярно розташованих штрихів (щілин, виступів), нанесених на деяку поверхню. Перший опис явища зробив Джеймс Грегорі, який використовував як грати пташине пір'я.


1. Види грат

  • Відбивні: Штрихи нанесені на дзеркальну (металеву) поверхню, і спостереження ведеться у відбитому світлі
  • Прозорі: Штрихи нанесені на прозору поверхню (або вирізаються у вигляді щілин на непрозорому екрані), спостереження ведеться в світлі.

2. Опис явища

Так виглядає світло лампи розжарювання ліхтарика, що пройшов через прозору дифракційну решітку. Нульовий максимум (m = 0) відповідає світла, що пройшов крізь грати без відхилень. В силу дисперсії решітки в першому (m = 1) максимумі можна спостерігати розкладання світла в спектр. Кут відхилення зростає зі зростанням довжини хвилі (від фіолетового кольору до червоного)

Фронт світлової хвилі розбивається штрихами решітки на окремі пучки когерентного світла. Ці пучки зазнають дифракцію на штрихах і інтерферують один з одним. Так як для різних довжин хвиль максимуми інтерференції опиняються під різними кутами (обумовленими різницею ходу інтерферуючих променів), то білий світ розкладається в спектр.


3. Формули

Відстань, через яке повторюються штрихи на решітці, називають періодом дифракційної решітки. Позначають буквою d.

Якщо відомо число штрихів ( N ), Що припадають на 1 мм грати, то період решітки знаходять за формулою: d = 1 / N мм.

Умови інтерференційних максимумів дифракційної решітки, які спостерігаються під певними кутами, мають вигляд:

d \, \ sin \ alpha = k \ lambda

де

d - Період решітки,
α - Кут максимуму даного кольору,
k - Порядок максимуму, тобто порядковий номер максимуму, відрахований від центру картинки,
λ - Довжина хвилі.

Якщо ж світло падає на грати під кутом θ , То:

d \ \ {\ sin \ alpha + \ sin \ theta \} = k \ lambda

4. Характеристики

Однією з характеристик дифракційної решітки є кутова дисперсія. Припустимо, що максимум-якого порядку спостерігається під кутом φ для довжини хвилі λ і під кутом φ + Δφ - для довжини хвилі λ + Δλ. Кутовий дисперсією решітки називається відношення D = Δφ / Δλ. Вираз для D можна отримати якщо продиференціювати формулу дифракційної решітки

D = \ frac {\ Delta \ varphi} {\ Delta \ lambda} = \ frac {k} {d \ cos \ varphi}

Таким чином, кутова дисперсія збільшується зі зменшенням періоду решітки d і зростанням порядку спектра k.


5. Виготовлення

Нарізка компакт-диска може вважатися дифракційної гратами.

Хороші решітки вимагають дуже високої точності виготовлення. Якщо хоч одна щілина з безлічі буде нанесена з помилкою, то грати буде бракована. Машина для виготовлення решіток міцно і глибоко вбудовується в спеціальний фундамент. Перед початком безпосереднього виготовлення решіток, машина працює 5-20 годин на холостому ходу для стабілізації всіх своїх вузлів. Нарізування решітки триває до 7 діб, хоча час нанесення штриха становить 2-3 секунди.


6. Застосування

Дифракційну решітку застосовують в спектральних приладах, також як оптичних датчиків лінійних і кутових переміщень (вимірювальні дифракційні решітки), поляризаторів і фільтрів інфрачервоного випромінювання, дільників пучків в інтерферометра і так званих "антивідблисків" окулярах.

7. Приклади

Веселка на компакт-диску

Один з найпростіших і розповсюджених в побуті прикладів відбивних дифракційних решіток - компакт-диск або DVD. На поверхні компакт-диска - доріжка у вигляді спіралі з кроком 1,6 мкм між витками. Приблизно третина ширини (0,5 мкм) цієї доріжки зайнята поглибленням (це записані дані), розсіює падаюче на нього світло, приблизно дві третини (1,1 мкм) - недоторкана підкладка, що відображає світло. Таким чином, компакт диск - відбивна дифракційна решітка з періодом 1,6 мкм.


Література

  • Сивухин Д. В. Загальний курс фізики - М . Т. IV. Оптика.
  • Тарасов К. І., Спектральні прилади, 1968

Цей текст може містити помилки.

Схожі роботи | скачати

Схожі роботи:
Решітка
Кристалічна решітка
Решітка Стоуна
Повна решітка
Зворотній решітка
Шестикутна решітка
Решітка Кардано
Решітка Браве
Дистрибутивная решітка
© Усі права захищені
написати до нас
Рейтинг@Mail.ru