Занятие 3. Дифракция света

Краткие теоретические сведения

Основные формулы

Под дифракцией света понимают явление огибания светом встречных препятствий (отклонение от законов геометрической оптики), которое обусловлено его волновой природой.

Радиусы зон Френеля в случае плоского волнового фронта:

где - радиус зоны; - номер зоны; - расстояние от круглого отверстия в непрозрачном экране до точки наблюдения, расположенной на оси отверстия; - длина световой волны.

При дифракции параллельного пучка лучей монохроматического света на одной узкой щели направления, в которых наблюдаются максимумы света, определяются из условия:

где - ширина щели; - угол отклонения лучей от нормали к плоскости щели; - порядковый номер максимума; - длина световой волны.

Направления, в которых наблюдаются минимумы света, определяются из условия:

При дифракции на плоской решетке направления, в которых наблюдаются максимумы света, определяются из условия:

где - ширина прозрачной полоски (щели); - ширина непрозрачного штриха; -период решетки (постоянная решетки); - угол между нормалью к поверхности решетки и направлением дифрагированных лучей; - порядковый номер дифракционного максимума.

Разрешающая сила дифракционной решетки:

где - наименьшая разность длин волн двух соседних спектральных линий ( и ), при которой эти линии могут быть видны раздельно в спектре, получаемом посредством данной решетки.

Разрешающая сила решетки тем больше, чем больше штрихов содержит решетка, и чем больше порядковый номер дифракционного максимума:

где - полное число штрихов решетки.

Угловая дисперсия решетки:

Для малых углов справедливо приближенное равенство:

При дифракции рентгеновских лучей на кристаллической решетке направления, в которых имеет место дифракционный максимум, определяются по уравнению Вульфа-Брегга:

,

где - расстояние между атомными плоскостями; - угол между направлением рентгеновских лучей, падающих на кристалл, и гранью кристалла.

Вопросы для ответа у доски

1. Зоны Френеля.

Выполните рисунок. Рассчитайте радиусы зон Френеля.

2. Дифракция Френеля на круглом отверстии.

Выполните рисунок. Рассчитайте число зон Френеля, укладывающихся в отверстии.

3. Дифракция Франгофера на щели. Дифракционная решетка.

Выполните рисунок. Определите ширину дифракционной полосы. Запишите условия дифракционного максимума и минимума.