Дифракційна решітка. Характеристики. Кутова дисперсія. Роздільна здатність. Умова спостереження максимумів і мінімумів.

Способи спостереження інтерференції світла. Бідзеркало Френеля. Біпризма Френеля.

Для здійснення інтерференції світла необхідно отримати когерентні світлові пучки, для чого застосовуються різні прийоми. До появи лазерів у всіх приладах для спостереження інтерференції світла когерентні пучки отримували поділом і подальшим зведенням світлових променів, що виходять з одного і того ж джерела. Практично це можна здійснити за допомогою екранів та щілин, дзеркал і заломлюючих тіл. Розглянемо деякі з цих методів.

Бідзеркало Френеля:

Бізеркало Френеля (1816 р.). Світло від джерела S відбивається від двох дзеркал, розташованих під досить малим кутом α. Хвилі, що падають на екран, можуть розглядатися як хвилі від двох уявних зображень джерела S в обох дзеркалах. При зміні положення точки спостереження P на екрані змінюється різниця ходу Δ, в результаті чого виникає система інтерференційних смуг, ширина яких залежить від кута сходження променів φ.

 

Біпризма Френеля:

Цей дослід представляє собою простий варіант з бідзеркалами Френеля.

Світло від джерела S заломлюється в двох призмах з малими заломлюючими кутами A і A/

 

складених основами.

Призми відхиляють промені в протилежних напрямках і, таким чином, виникають два уявних когерентних джерела світла S / і S / /. Промені від цих джерел, перекриваючись в області D, дають інтерференційні смуги.

Дифракційна решітка. Характеристики. Кутова дисперсія. Роздільна здатність. Умова спостереження максимумів і мінімумів.

Дифракційна решітка - спектральний прилад, що представляє собою пластинку із серією однакових прозорих рівнобіжних або вузьких дзеркальних смуг, розташованих на однаковому видаленні одна від одної.

Характеристики:

1)ширина щілини;

2. ширина непрозорих проміжків між щілинами

3. ширина решітки;

4. кількість щілин у решітці N;

5. кількість щілин на 1 мм N';

6. період решітки d

Формула ( – порядок спектру, – стала дифракційної решітки; – довжина хвилі монохроматичного світла) є умовою головних максимумів дифракції на дифракційній решітці.

Формула ( – порядок спектру, – стала дифракційної решітки; – довжина хвилі монохроматичного світла, – число щілин у решітці) є умовою побічних мінімумів на дифракційній решітці.

Кожна дифракційна решітка характеризується кутовою дисперсією, яка позначається буквою Д.

де – кутова відстань між спектральними лініями, які відрізняються за довжиною хвилі на величину .

Для знаходження кутової дисперсії дифракційної решітки слід продиференціювати формулу головних максимумів дифракції , тобто

 

 

звідки

 

 

В межах невеликих кутів , тому можна вважати, що

 

Таким чином кутова дисперсія обернено пропорційна періоду решітки d. Чим вищий порядок спектра k, тим більша дисперсія.

Роздільною здатністю спектрального приладу, а таким є дифракційна решітка, називають безрозмірну величину де R – роздільна здатність; л – довжина хвилі; – мінімальна різниця довжин хвиль двох сусідніх спектральних ліній, при якій ці лінії спостерігаються роздільно, якщо виконується умова Релея Згідно з умовою Релея дві спектральні лінії будуть видимі роздільно у випадку, коли мінімум другої спектральної лінії знаходиться не ближче максимуму першої лінії.