40 Явление дифракции света. Положения принципа Гюйгенса-Френеля. Дифракция Фраунгофера на щели и дифракционной решетке. Рентгеноструктурный анализ.
Дифракцией света называется огибание светом препятствий, встречаю-
щихся на его пути, или в более широком смысле – любое отклонение распро-
странения света от законов геометрической оптики. В результате дифракции
свет проникает в область геометрической тени. Распределение интенсивности
света на экране, получаемое вследствие дифракции, называется дифракционной
картиной.
Различают дифракцию и интерференцию света:
Если перераспределение интенсивности света наступает в результате суперпозиции волн, с конечным числом дискретных когерентных источников, то имеет место интерференция света
Если перераспределение интенсивности света в пространстве наступило в результате суперпозиции волн, расположенных непрерывно, т.е имеет место дифракция света
Положения принципа Гюйгенса-Френеля.
Любая точка,до которой доходит волновое движение,служит центром вторичных волн
2.При расчете световых колебаний, вызывемых источником S в произвольной точке Р,источник S можно заменить эквивалентной ему системой вторичны источников – малых участков ds замкнутой вспомогатьльной поверхности S1, проведенной так чтобы она охватывала источик S и не охватывала Р
3.Вторичные источники когерентные источнику S и между собой,поэтому возбуждаемые ими вторичные волны интерфирируют при наложении
4.
Амплитуда dA
колебаний,возбуждаемых в точке Т
вторичным источником пропорцинональна
отношению ds
соответствующего участка S1
к расстоянию rот
источника ds
до точки Р и зависит от угла
между внешней нормалью к волновой
поверхности и направлению в точке Р
dA=f( )A*ds/r, A-величина пропорциональная амплитуде первичной волны в т ds
функция
f(
)-
монотонно убывающая от 1,когда
=0,
до 0 когда
>=
5.Если часть поверхности S1 занято непрозрачным экраном,то соответствующие вторичные источники не излучают свет,остальные излучают также как и его всей поверхности экрана.Поэтому результирующим колебанием в точке Р записывается как суперпозиции колебаний взятых для всей волновой поверхности
E=
аналитическое выражение принципа
Гюйгенса-Френеля
Дифракция Фраунгофера на щели и дифракционной решетке
Источник света и экран на котором наблюдается картина располагается в фокальной плоскости соответствующих линзы
Точки щели являются источниками вторичных волн, колеблятся в одной фазе, тк плоскость щели составляет фронтом падающей волны
Рассмотрим систему формирования максимальной и минимальной интенсивностей в поточном фокусе линзы,собирающей луче,прошедшие через щель под углом .Тогда между лучами РН и CN имеется оптическая разность хода равная СD
=CD=b*sin
Разобьем
щель на зоны Френеля –полоски размером
b=
Тогда
оптической разностью хода лучей между
зонами Френеля равна
=
Поэтому соседние зоны Френелz,излучая волны гасят друг друга,тк излучаемый свет с одинаковыми амплитудами,но противоположными фазами.В результате интерференция света от щели в точке на экране зависит от того сколько зон Френеля укладываются в щели
B*sin
=
B*sin
=
В точке Р самый интенсивный max
Дифракционная решетка – совокупность большого числа одинаково стоящих друг от друга щелей
B – ширина, d- период, N-количество щелей =d*sin ;
;
Пространственной 3D дифракционной решеткой называется такая оптически неоднородная среда,неоднородности которой повторяются при изменении всех 3 координат
В
ней атомы систематизируют с центрами,которые
когнетивно рассеивают падающий на нее
электромагнитную волну d
0.1
mm,
d>
,
10 нм>=
>=0.001нм\
Впервые дифракционные решетки лучей наблюдал и разрабатывал Макс Лауэр(совет. – Вульф,анг.- Бреги)
В соответствии с расчетами
2d*sin
,
m=1,
2,3…. Формула Вульфа-Брэги,самая важная
формула рентгеноструктурного анализа
41.Естественный и поляризованный свет. Виды поляризации. Двойное лучепреломление. Поляризация при отражении и преломлении света. Закон Брюстера.
Поляризованным светом называется свет, в котором направления колебания вектора E каким-либо образом упорядочены.
Плоскополяризованный (линейно
поляризованный) свет – свет, в котором вектор E колеблется только в одной плоскости, проходящей через луч
Если конец вектора E с течением времени описывает в плоскости, перпендикулярной лучу, окружность или эллипс, то свет называется эллиптически поляризованным
Допустим что векторы колеблятся перпендикулярно
tg
=
Если
некогерентных эл. Волнполяризованных
во взаимно перпендикулярных плоскостях
и имеющих для упрощения одинаковые
интенсивности. Допустим волны когерентны,те
A1=A2
A2=A
cos
;
A1=A
sin
;
I
,
I0
- интенсивность падающего поляризованного
света
I=I0
– Закон Малюса,закон изменения
интенсивности света,проходящего через
поляризатор
Естественный свет можно преобразовать в плоскополяризованный, используя поляризатор – прибор, пропускающий колебания вектора E, параллельные плоскости, называемой плоскостью поляризатора, и задерживающий колебания, перпендикулярные этой плоскости.
степень
поляризации,при I=0,
P=1;
Если свет пропускать через кристаллы, то наблюдается внутри кристалла явление разделения луча на 2 взаимоперпендикулярных. Они распространяются а различныхнаправлениях с разными скоростями.Это явление называется двойное лучеприломление
Для
необыкновенного луча не соблюдается
законы приломления, те
изменения
и
скорости света.необычный луч не лежит
в плоскости падения.
У некоторых кристаллах есть ось кристалла. Плоскостью проходящей через оптическую ось наз плоскость сечения кристалла
При излучении закономерный поляризованный свет при отражении и преломлении в экспериментах было установлено следующее: если угол падения света на границу разделения 2 сред ……. Отличен от 0
Поляризция лучей – отражение и преломление зависит от угла падения
tg
– угол Брюстера
при падении луча под углом Брюстера отображаемый и преломляемый лучи взаимоперпендикулярны