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 .

Основные дидактические принципы в обучении математике
Дидактика (греч. слово, означающее - поучающий) - отрасль педагогики, разрабатывающая теорию образования и обучения. Предметом дидактики являются закономерности и принципы обучения, его цели, научные основы содержания образования, методы, формы и средства обучения. Задачи дидактики состоят в том, ч ...

Применение гимнастики по адаптивной физической культуры для дошкольников с детским церебральным параличом
отметить одну из важнейших особенностей двигательного развития детей, на которую давно обратили внимание крупнейшие отечественные и зарубежные ученые. Было убедительно доказано, что двигательное развитие детей оказывает мощное влияние на их общее развитие, в частности на формирование речи, психики, ...

Методика повышения успешности старшеклассников средствами внеурочной деятельности
Слово "дебаты" к нам пришло из Франции, и оно означало "спор по двум противоположным точкам зрения". Люди начали спорить тогда, когда научились не соглашаться друг с другом. В Древней Греции дебаты происходили ежедневно и в них участвовали философы, политики и простые граждане. ...