Дифракция Фраунгофера на дифракционной решетке.

Одномерная дифракционная решетка – это система параллельных щелей равной ширины, лежащих в одной плоскости и разделенных равными по ширине непрозрачными промежутками (рис. 25).

Дифракционная картина на решетке определяется, как результат взаимной интерференции волн, идущих от всех щелей. Если ширина каждой щели равна а, а ширина непрозрачных участков между щелями b, то величина d = a + b называется постоянной ( или периодом) дифракционной решетки.

Пусть плоская монохроматическая волна длиной l падает нормально к плоскости решетки (рис. 25). Так как щели находятся друг от друга на одинаковых расстояниях, то разности хода лучей D, идущих от двух соседних щелей, будут для данного направления j (j – угол дифракции) одинаковы в пределах всей дифракционной решетки:

Действие одной щели будет усиливать действие другой, если будет выполнено условие наблюдения главных дифракционных максимумов,которое носит название формулы дифракционной решетки:

( = 0, 1, 2, …).

Кромеглавных дифракционных максимумов,на экранебудут наблюдаться главные и дополнительные дифракционные минимумы.

Наблюдение главных дифракционных минимумов интенсивности света, идущего от одной (каждой) щели определяется выполнением условия, рассмотренного выше, для одной щели шириной а:

( = 1, 2, 3, …).

Вследствие взаимной интерференции световых лучей, посылаемых двумя щелями, на экране возникнут в некоторых направлениях j _m дополнительные дифракционные минимумы при выполнении для этих направлений следующего условия:

( = 0, 1, 2, …).

Тема 12. Дисперсия и поляризация света

Дисперсией света называется зависимость показателя преломления n вещества от частоты n (n = f (n)) или от длины волны l (n = f (l)) света (рис. 26).

Следствием дисперсии является разложение в спектр пучка белого света при прохождении его через призму (рис. 27). Так как с увеличением длины волны значение показателя преломления уменьшается (рис. 26), то красные лучи отклоняются призмой слабее, чем фиолетовые (рис. 27).

Поляризация света. Световые волны являются поперечными волнами: векторы напряженностей электрического и магнитного полей в световой волне взаимно перпендикулярны и колеблются перпендикулярно вектору скорости распространения волны. Свет – это суммарное электромагнитное излучение множества атомов, каждый из которых излучает световые волны независимо друг от друга. Поэтому световая волна, излучаемая телом, характеризуется всевозможными равновероятными ориентациями вектора . Такой свет называется естественным.

Свет, в котором направление колебаний вектора

каким-то образом упорядочено, называется поляризованным, а свет, в котором вектор

колеблется только в одном направлении, называется плоскополяризованным. Плоскость, проходящая через направление колебаний вектора

плоскополяризованной волны и направление распространения этой волны, называется плоскостью поляризации.

Естественный свет можно преобразовать в плоскополяризованный с помощью так называемых поляризаторов. В качестве поляризаторов могут быть использованы природные кристаллы, например, турмалин.

Если на пути луча поставить не одну, а две пластинки турмалина T ₁ и T ₂ (рис. 28) и вращать одну относительно другой вокруг направления луча, то интенсивность света, прошедшего через обе пластинки, меняется в зависимости от угла a между оптическими осями ОО', определяющими положение плоскостей поляризации двух кристаллов-поляризаторов,по закону Малюса:

где I ₀ и I – соответственно интенсивности света, падающего на второй кристалл и вышедшего из него.

Рис. 28

Пластинка Т ₁, преобразующая естественный свет в плоскополяризованный, является поляризатором. Пластинка Т ₂, служащая для анализа степени поляризации света, прошедшего поляризатор, называется анализатором.