Что сторону решетки: определения, длины и принцип работы
Опубликованно 12.01.2019 01:54
Одним из основных оптических инструментов, который нашел свое применение в анализе спектров излучения и поглощения, сторону сетки. Данная статья содержит информацию, позволяющую понять, что сторону сетки, в чем заключается принцип его работы и, как вы сами, вы можете вычислить положение максимумов на дифракционной изображения, которые она дает. Дифракции и интерференции
В начале XIX века английский ученый Томас юнг, изучая поведение пучка монохроматического света при его деления на две тонкие пластины, получил направление изображения. Она представляла собой последовательность ярких и темных полос на экране. Использовать презентации света, как волны, Jung правильно объяснил результаты своих экспериментов. Картина, которую он увидел, было за счет явлений дифракции и интерференции.
В дифракции понять искривление траектории распространения волны, когда она попадает на препятствие, непрозрачный. Дифракции, может проявляться в результате огибания волной препятствия (это возможно, если длина волны гораздо больше препятствий), либо из-за кривизны траектории, когда размеры препятствий сопоставимы с длиной волны. Примером для последнего случая является проникновение света в трещины и небольшие круглые отверстия.
Явление интерференции заключается в накладывании одних волн на другие. Результат этой укладки является кривизна синуса формы волны в результате. Частные случаи интерференции, либо максимальное усиление амплитуды, когда две волны приходят в установить область пространства в фазе, либо полностью исчезают волнового процесса, когда обе волны встречаются в этой области в противофазе.
Описаны явления позволяют понять, что в этом направлении сетка и как она работает. Сторону сетки
Уже само название говорит, что такое направление сетки. Он представляет собой объект, который периодически чередующихся прозрачных и непрозрачных полос. Получить его можно, если постепенно увеличивать количество слотов, который падает волновой фронт. Эта концепция в целом в случае необходимости для любой волны, но использование, что он обнаружил, что для видимой области электромагнитного излучения, то для света.
Сторону сетки принято характеризовать тремя главными параметрами: Период d-это расстояние между двумя пазами для прохождения света. Поскольку длины световых волн порядка нескольких десятых микрометра, значение d порядка 1 мкм. Постоянная решетки a-это количество прозрачных щели, которые находятся на длине 1 мм от сетки. Постоянная решетки-это величина, обратная периоду d. Типичных его значений 300-600 мм-1. Как правило, стоимость написал на дифракционной решетке. Число щелей N. Это значение легко получить, если умножить длину дифракционной решетки на постоянной. Потому что длина всего несколько сантиметров каждая сетка содержит около 10-20 миллионов щели. Прозрачные и отражающие решетки
Описанной выше, что сторону сетки. Теперь, чтобы ответить на вопрос, что она собой представляет. Существует два типа этих оптических элементов: прозрачные и отражающие.
Прозрачная сетка стекло, тонкая пластина или пластины из прозрачного пластика, на которую нанесены последние штрихи. Штрихи дифракционной решетки являются препятствием для света, через них он не может пройти. Ширина линии является вышеупомянутый период d., Оставшееся между штрихами и прозрачной пробелы играют роль щелей. При выполнении лабораторных работ используют такой тип решетки.
Отражающая решетка из металла или пластика полированной пластины, которые, вместо черты включают канавки определенной глубины. Период d-это расстояние между канавками. Отражающие решетки часто используют при анализе спектров излучения, так как их конструкция позволяет распределить интенсивность пиков дифракции в пользу вершины более высокого порядка. Оптический диск CD-является прекрасным примером этого типа дифракционной решетки. Принцип работы сетки
Например, для прозрачный оптический прибор. Предположим, что стороны сетки света, имеющие плоский фронт. Это очень важный момент, потому что формулы, приведенные ниже, учитывают, что фронт волны является плоской и параллельной пластины (дифракции Фраунгофера). Распространяется периодического закона штрихи, внесенные в лоб от негодования, в результате которого выход пластины создается ситуация, как будто большое количество побочных когерентность источников излучения (принцип Hughes-Френеля). Эти источники приводят к появлению дифракции.
От каждого источника (щель между штрихами) распространяется волна, которая согласуется со всеми остальными N-1 волны. Теперь, предположим, что на некотором расстоянии от пластины помещается на экране (расстояние должно быть достаточно, чтобы число Френеля была намного меньше единицы). Если вы смотрите на экран вдоль перпендикуляра, проведенного в центре пластины, в результате интерференции, наложения волн этих N источников для некоторых углов ? испытают яркие полосы, между которыми в тени.
Поскольку условие интерференционных максимумов зависит от длины волны, если падающий на пластину белый свет, на экране появляются цветные яркие ленты.
Основные формулы
Как было сказано, падает плоский фронт волны на сторону сетка отображается на экране в виде ярких полос, разделенных зоной тени. Каждая светлая полоса называется максимум. Если рассмотреть условие усиления волн, которые приходят в обработанной области в той же фазе, можно получить формулу максимумов дифракционной решетки. Она является следующим:
sin(?m) = m*?/d
Где ?m - это угол между перпендикуляром, в центре пластины и направление соответствующего максимума на экране. Значение m называется порядком дифракционной решетки. Она принимает целые значения, и нулю, то m = 0, ±1, 2, 3 и так далее.
Зная период решетки d и длиной волны ?, которая падает на нее, можно вычислить координаты всех вершин. Обратите внимание, что, вычисленных по формуле, приведенной выше вершины называются. В действительности, между ними существует более низкими вершинами, которые часто в опыте не наблюдаются.
Не стоит думать, что ширина каждой щели, на дифракционной пластины изображение на экране не зависит. Ширина щели не влияет на положение максимумов, но она влияет на их интенсивность и ширина. Таким образом, с уменьшением щели (в связи с увеличением количества особенностей плиты) уменьшается интенсивность каждого пика и его ширина увеличивается. Сторону сетки спектроскопии
Разобравшись с вопросами о том, что стороны сетки и как найти вершины, которые он дает на экране, любопытно проанализировать то, что будет происходить на белом свете, если они читали эту пластину.
Напишите еще раз, формула для главных максимумов:
sin(?m) = m*?/d
Если рассматривать конкретный порядок дифракции (например, m = 1), видно, что чем больше ?, тем больше от максимума (m = 0) будет соответствующий четкие линии. Это означает, что белый свет раскладывается на ряд цветов радуги, которые отображаются на экране. Кроме того, из центра, сначала будут появляться фиолетовый и синий, а затем перейти в желтый, зеленый и дальше максимум первого порядка будет соответствовать красный цвет.
Свойство дифракционной решетки длины волн используется в спектроскопии. Если вы хотите знать химический состав каждого объекта, например, далекой звезды, ее свет, собирающие зеркала и направляют на тарелку. Измеряя углы ?m, вы можете задать все длины волн спектра, и, следовательно, химические элементы, которые излучают.
Вот видео, которое демонстрирует способность решеток с различным числом N разложить свет лампы.
Понятие "угол рассеяния"
Под это значение включает в себя изменения угла произошла максимум на экране. Если вы измените небольшое количество длина монохроматического света, то получим:
D = d?m/d?
Если левую и правую части равенства в формулы для основных вершин отличать ?m и ? соответственно, можно получить выражение для дисперсии. Он будет равен:
D = m/(d*cos(?m))
Дисперсии необходимо знать при определении резолюции пластины. Что такое разрешение?
Простыми словами, это способность дифракционной решетки разделения двух волн с близкими значениями ? в два максимум на экране. По критерию лорда Рэлея, две линии, можно отличить, если угол расстояние между ними находится более половины своего угла ширины. Полуширина линии определяется по формуле:
??1/2 = ?/(N*d*cos(?m))
Разница между линиями в соответствии с критерием Рэлея возможно, если:
??m > ??1/2
Замена формулы дисперсии и половины ширины, мы получаем окончательное условие:
?? > ?/(N*m)
Разрешение сетки увеличивается с увеличением числа щелей (штрихов) и с ростом порядка дифракции. Решение проблемы
Применяет полученные знания для решения простой задачи. Оставить на сторону сетки света. Известно, что длина волны равна 450 нм, период решетки 3 мкм. Какой максимальный порядок дифракции, можно наблюдать на кран?
Чтобы ответить на вопрос, необходимо заменить данные в уравнение сетки. Мы получаем:
sin(?m) = m*?/d = 0,15*m
Так что синус больше единицы быть не может, то мы заключаем, что максимальный порядок дифракции условий задачи равен 6. Автор: Валерий Савельев 4 Ноября 2018 Года
Категория: Студентам