- •Тема № 6 Электричество и магнетизм
- •6.1 Электростатика
- •6.2 Постоянный электрический ток
- •6.3 Магнитное поле.
- •6.4 Электромагнитная индукция.
- •6.4 Уравнения Максвелла
- •Тема № 7 Геометрическая оптика
- •Тема № 8 Волновая оптика.
- •8.1 Интерференция
- •8.2 Дифракция .
- •8.3 Специальная теория относительности
- •Тема № 9 Физика атома
- •9.1 Световые кванты.
- •Тема № 10 Физика атомного ядра
- •Тема № 11 Квантовая физика
- •Тема № 12 Элементы космологии
- •Тема № 2 Законы сохранения
- •Тема № 3 Динамика твёрдого тела
- •Тема № 4 Колебания и волны
- •Тема № 5 Молекулярная физика (идеальный газ)
- •Тема № 6 Явления переноса
- •Тема № 7 Термодинамика
- •Тема № 9 Электростатика
- •Тема № 10 Постоянный ток
- •Тема № 11 Переменный ток
- •Тема № 12 Геометрическая оптика
- •Тема № 13 Специальная теория относительности
- •Тема № 14 Волновая оптика
- •Тема № 15 Фотоэффект
- •Тема № 16 Спектры атома водорода
- •Тема № 17 Закон радиоактивного распада
- •Тема № 18 Ядерные реакции
- •Методические рекомендации преподавателям по преподаванию дисциплины
- •Методические рекомендации студентам по изучению дисциплины
- •Глоссарий
8.2 Дифракция .
Под дифракцией света понимают всякое отклонение от прямолинейного распространения света, если оно не может быть истолковано как результат отражения, преломления или изгибания световых лучей в средах непрерывно изменяющимся показателем преломления. Если в среде имеются мельчайшие частицы постороннего вещества, то говорят о рассеянии света и термин «дифракция» не употребляется. Явления дифракции принято классифицировать в зависимости от расстояния источника и точки наблюдения от препятствия. Если эти расстояния очень велики, то дифракция называется дифракцией Фраунгофера, в противоположном случае говорят о дифракции Френеля. Согласно принципу Гюйгенса-Френеля, световое поле источников света в произвольной точке пространства совпадает с результатом интерференции источников вторичных волн, расположенных на поверхности волнового фронта. Френелем разработан приближённый метод разбиения волнового фронта на на кольцевые области, получившие название зон Френеля. Для построения зон Френеля из точки наблюдения проводятся концентрические сферические поверхности, радиусы которых определяются рекурентным соотношением ri+1 = ri + λ/2. Излучения чётных и нечётных зон находятся в противофазе. При дифракции Френеля на круглом отверстии результат дифракции зависит от того, какое количество зон Френеля помещается на отверстии, если на нем помещается только первая зона, то в центре картины получается максимум, освещённость в котором в 4 раза превышает освещенность при отсутствии экрана, т.е. такое отверстие работает как собирающая линза.
В случае дифракции Фраунгофера на круглом отверстии радиуса R угловые радиусы тёмных колец определяются формулой
θm = (0,61 + (m – 1)/2)λ/R. , (8.5)
Если под R понимать радиус зрачка глаза человека, то по формуле (8.5) можно оценить минимальное расстояние, которое может разрешить человеческий глаз. Это расстояние приблизительно равняется половине длины волны.
Важнейший элемент современных спектральных приборов – дифракционная решётка. Она представляет собой плоскую стеклянную или металлическую поверхность, на которой делительной машиной нарезано очень много (N до 105) прямых равноотстоящих штрихов. В случае нормального падения лучей угловые направления на дифракционные максимумы определяются известной формулой
d sin θm = m λ, (8.6)
где d – период решётки. Для спектральных приборов важной характеристикой расстояния между длинами волн соседних спектральных линий Δλ, которые разрешает прибор. Величина
R = λ/Δλ (8.7)
называется разрешающей способностью прибора. Для дифракционной решётки
R = m N (8.8)
Разрешающая способность дифракционной решётки на несколько порядков превышает разрешающую способность использованных ранее стеклянных призм.