Дифракциялық тор.Торды сипаттаушы шамалар

Егер жарық бір саңылаудан емес,қатарласқан бірнеше саңылаулардан өткізілсе, онда байқалатын дифракциялық жолақтар енсіз және жарығырақ болады. Олай болса, бірдей өзара параллель орналасқан саңылаулар жиынтығы дифракциялық тор деп аталады.Егер шыны пластиканын бетіне бөлгіш машинамен арасын бірдей етіп, өзара параллель бірнеше сызық жүргізілсе, онда пластинканың сызылған орындары күңгірт, сызылмаған орындары мөлдір болады.Оған түсірілген жарық көршілес екі күңгірт сызықшалар аралығындағы мөлдір саңылаулардан жақсы өтеді.Күңгірт сызықтардан өте аз өтеді, өйткені жарық одан барлық жаққа шашырап кетеді,сөйтіп оларды мөлдір емес деуге болады.Жазық параллель шыны пластинкадан осылай жасалынған торды бірінші рет 1822 жылы Фраунгофер жасаған.Оның торында бір дюймнің бойына 8000 штрих сызылған болатын.

Дифракциялық торлар жазық металдардан жасалады. Мұнда да бөлгіш машина көмегімен айнаның бетіне арақашықтықтары бірдей, өзара параллель штрихтар сызылады. Оған і бұрыш жасай түскенжарық шоғы ол штрихтар арсындағы айна бөліктерінен бір φ бұрышымен анықталатын бағытта шоғырланады. Сол шағылған жарық шоқтары жолындағы линзаның ұлы фокус жазықтығында қосылады да, дифракциялық спектр түзіледі. Мұндай торлар жазық шағылу торлары деп аталады. Шағылу торлары ойыс айнадан жасалады. Дифракциялық торлар күрделі жарық құрамын знрттеу үшін пайдаланатын приборлардың негізгі бөлімі болып табылады. Ондай приборлар торлық спектрлік приборлар деп аталады. Торды сипаттаушы шамаларға ұлы максимум, минимум, тордың периоды жатады.

Тордың мөлдір саңылауларының ені АВ= СD=EF =a тең де, мөлдір емес аралықтары BC=DE=b тең.Ал a және b қосындысы,яғни a+b=d дифракциялық тордың тұрақтысы деп аталады.

Dsinφ= 2k*λ/2=kλ формула бойынша анықталатын дифракциялық максимумдар ұлы максимумдар деп аталады.

Егер когерентті жарықтың бірініші шоғы екінші шоғын, үшінші төртінші шоғын әлсірететін болса, онда жолақтар жарық болмай, олардың интенсивті минимумының орындары dsinφ= (2κ + 1)λ/2 формуласымен анықталады.

58. Дифракциялық тордың периоды (тұрақтысы)

Тордың мөлдір саңылауларының ені АВ= СD=EF =a тең де, мөлдір емес аралықтары BC=DE=b тең.Ал a және b қосындысы,яғни a+b=d дифракциялық тордың тұрақтысы деп аталады.

Гюйгенс принципі бойынша саңылаулардың әрбір нүктелері элементар тербелістердің дербес көздері болып табылады да, олардан барлық жаққа когорентті жарық толқындары таралады.Барлық саңылаулардан бастапқы бағытқа φ бұрыш жасай таралған жарықтың параллель шоқтары жолында тұрған жинағыш (λ) линзаның бас фокус жазықтығының бір P нүктесіне жиналады. Яғни, экрандағы P нүктенің жарықталынуы сол дифракциялынған шоқтар қосылғандағы интерференция нәтижесіне байланысты, осылайша интерферециялық кескіндері қосылған жарық толқындары фазаларының айырымына тәуелді.Ал фазалар айырымы көршілес саңылаулардан таралған жарық шоқтарының сәйкес екі шеткі сәулесініің жол айырымына байланысты болады,яғни Δ= (a+b)sinφ=dsinφ.

Егер осы жол айырымы жарты толқындардың жұп санына тең болса, φ бағыты бойынша таралған көршілес жарық шоқтары қосылғанда бірін-бірі күшейтеді де, дифракциялық жолақ жарық болады,сөйтіп дифракцияланған монохромат жарықтың күшею шарты(максимум) dsinφ= 2κλ/2 =κλ

Мұндағы κ= 1,2,3.Егер де көршілес шоқтардың сәйкес екі сәулесінің жол айырымы жарты толқындардың тақ санына тең болса, онда жарты шоқтары бірін-бірі әлсіретеді де, дифракцияланған монохромат жарықтың нашарлау шарты мынаған тең болады: dsinφ= (2κ + 1)λ/2, мұндағы κ=0,1,2,3....

Ал барлық саңылаулардан φ бағыты бойынша тарал,ан параллель сәулелер жолдарының айырымы бүтін толқындар ұзындықтарына тең,сондықтан бұл бағытта тарал,ан жарық толқындары бірін-бірі күшейтеді.Сөйтіп байқалатын дифракциялық жолақтар жарық болады. Егер κ=0 болса,орталық жолақ максимумы,ал κ=+- 1болса,орталық жолақтың екі жағындағы бірінші максимумдар,κ=+-2 болса, екінші ұлы максимум мен ұлы максимумдар байқалады.Сөйтіп, нөлінші максимум шарттар орындалуы тиіс: dsin φ=0,λ,2λ,3λ,….

Егер когерентті жарықтың бірініші шоғы екінші шоғын, үшінші төртінші шоғын әлсірететін болса, онда жолақтар жарық болмай, олардың интенсивті минимумының орындары dsinφ= (2κ + 1)λ/2 формуласымен анықталады. Дифракциялық кеңестікте бқлардың басқа да минимумдар байқалады. Мысалы, когерентті жарықтың бірінші шоғы мен үшінші шоғының, сондай-ақ екінші жне төртінші шоқтарының сәйкес сәулелерінің де жол айырымдары жарты толқындар ұзындығына тең болса, онда жарық шоқтары бірін-бірі әлсіретеді. Мұнда байқалатын дифракциялық минимумдар деп аталады. Ал оларды мына шарт бойынша анықтайды:

dsinφ= (2κ + 1)λ/4

мұндағы κ=0,1,2,3..