Дифракция фраунгофера кратко - Дифракция Фраунгофера на дифракционной решетке

Начнем с одномерной структуры — системы параллельных полос шириной h , разделенных непрозрачными полосами шириной h 1. Такие структуры, называемые дифракционными решетками одномерными , имеют большое практическое применение. Они изготовляются путем нанесения при помощи делительной машины непрозрачных штрихов на прозрачной пластине либо шероховатых, рассеивающих свет штрихов на полированной металлической пластине и применяются соответственно в проходящем или отраженном свете; принципиальной разницы между обоими случаями нет.

Хорошие современные решетки имеют до штрихов на 1 мм длины при общей длине, достигающей мм. Таким образом, полное число штрихов решетки очень велико — до При длине L полное число штрихов. Допустим, что решетка освещается когерентным светом — пусть плоская волна падает на решетку под нулевым углом рис. Каждая щель даст дифракционную картину, описываемую уже известным нам выражением 4.

Но многочисленные световые пучки, посылаемые отдельными щелями, будут, кроме того, интерферировать между собой, в результате чего произойдет существенное перераспределение света на экране. Найдем прежде всего направления, по которым освещенность резко возрастает.

Это направление на так называемые главные максимумы. Во всех иных направлениях условия суммирования ухудшаются. Можно показать, что угловое распределение интенсивности света описывается уравнением:. Но, кроме того, теперь видно, что между двумя соседними главными максимумами располагается N —1 минимумов, получающихся при обращении в нуль числителя, т. При более или менее хороших решетках они практически незаметны.

Дифракция Фраунгофера — Википедия

Если для получения спектральной картины от решетки применяется линза с главным фокусным расстоянием F , то линейное расстояние между центральным максимумом О и главным М 1 равно см. Как видно, эта способность растет при увеличении числа штрихов" на единицу длины. Учтем теперь роль общего числа штрихов. Но полная энергия, пропускаемая решеткой в единицу времени, пропорциональна числу щелей N. Более резкое возрастание интенсивности в нулевом и остальных главных максимумах объясняется перераспределением света — максимумы делаются более узкими рис.

Действительно, полагая, что наблюдения ведутся при небольших углах, так что можно в 4. Пусть направление на максимум света для второй волны таково:. Она определяется общим числом штрихов N , умноженным на порядок дифракционного спектра.

У наилучших решеток разрешающая способность достигает значения 10 4 , т. Если решетка используется в отраженном свете, то можно, подобрав соответствующий профиль отражающей поверхности, улучшить концентрацию света в главных максимумах. Кроме того, при некоторых соотношениях между h 1 и h 2 отдельные максимумы выпадают, за счет чего концентрация света в главных максимумах еще улучшается. Как видно из 4. Напротив, при более длинных волнах чрезмерное уменьшение постоянной решетки может привести к нежелательным последствиям.

Так как направление на главный максимум есть. Но слишком широкие щели также не позволяют наблюдать дифракцию. Своеобразный тип дифракции создается при пропускании света через сосуд, где в жидкости созданы стоячие ультразвуковые волны оси светового и ультразвукового пучка взаимно перпендикулярны.

Так как в звуковой волне возникают сжатия и разрежения, вызывающие изменения показателя преломления жидкости, то стоячая волна представляет периодическую структуру, подобную дифракционной решетке.

Дифракция Фраунгофера на дифракционной решетке

По положению максимумов света в дифракционной картине можно вычислить длину ультразвуковой волны, а при известной частоте ее найти скорость распространения ультразвука в жидкости. Если пропустить свет через две перекрещенные решетки, представляющие двумерную периодическую структуру, то придется считаться с образованием дифракционной картины в двух взаимно перпендикулярных направлениях.

При этом главные максимумы получаются при одновременном соблюдении двух условий:. Иначе говоря, каждый дифракционный спектр одной решетки испытывает дифракцию на другой.

В результате получается центральное пятно здесь следует источник света сделать небольшим и круглым , интенсивные максимумы в двух взаимно перпендикулярных направлениях и более слабые максимумы еще в некоторых основных направлениях, удовлетворяющих условиям дифракции.

Если слегка поворачивать одну из решеток в ее плоскости, то поворачивается и дифракционная картина. Во всех рассматриваемых ранее случаях мы считали падающий свет когерентным, рели это условие выполнено лишь частично источник света не точечный , то видимость дифракционной картины существенно ухудшается; однако первые главные максимумы обычно заметны и в этом случае.

На нашем сайте зарегистрированы лучшие преподаватели со всего СНГ, которые смогут выполнить задания по Физике. RU BPWIN GPSS Pascal Rational Rose VBA Workbench Ассемблер АСУ БД Оптика Моделирование Знания ТВ Физика. Дифракция Фраунгофера на системе щелей решетка. Можно показать, что угловое распределение интенсивности света описывается уравнением: Пусть направление на максимум света для второй волны таково: Откуда находим выражение для разрешающей способности решетки: При этом главные максимумы получаются при одновременном соблюдении двух условий: Будет полезно почитать по теме:.

Дифракция рентгеновских волн дифракционное изображение щели Голография лучевая оптика. Дифракция рентгеновских волн Дифракционная природа оптического изображения Голография Световые лучи. Законы лучевой оптики Плоские и сферические зеркала Полное отражение.

Дифракция Фраунгофера на системе щелей (решетка)

Призмы Преломление на сферической поверхности. Тонкие линзы Изображения, получаемые с помощью линз Недостатки линз Оптические системы Освещенность изображений Фотоаппарат и проектор Глаз Лупа.

Оптический дальномер Разрешающая способность оптических приборов. На нашем сайте зарегистрированы лучшие преподаватели со всего СНГ, которые смогут выполнить задания по Физике document. Аукционная система Работа с тем автором, который сделает лучшую ставку. Короткие сроки Сроки написания работы от трех часов. Гарантия качества Бесплатные правки в течение гарантийногно периода.

Если число зон Френеля нечетное. Условие минимума можно записать как: Фронт падающей волны, плоскость щели и экран параллельны друг другу.

В качестве основы для решения задачи используем условие минимумов для дифракции света, падающего перпендикулярно на узкую щель: Гарантия качества Бесплатные правки в течение гарантийногно периода.