1-mavzu. Interferometrlar. Ko'p nurli interferensiya. 2-mavzu. Difraksion panjaraning spektral xaraktiristikalari

2-MAVZU. Difraksion panjaraning spektral xaraktiristikalari.
Difraksion panjara - optik asbob, noshaffof ekranga qilingan ko'p sonli parallel tirqishlar yoki o'zaro bir xil masofada joylashgan ko'zgusimon yo'llar (shtrixlar) majmui; ularda yorug'lik difraksiyasi xodisasi sodir bo'ladi. Difraksion panjara o'ziga tushayotgan yorug'lik nurlarini spektrlarga ajratadi. Difraksion panjaraning muntazam va nomuntazam xillari mavjud. Tirqishlari tartibsiz bo'lgan xili nomuntazam, tartib bilan joylashtirilgan xili muntazam difraksion panjara deyiladi. Optikada nomuntazam difraksion panjaraning amaliy ahamiyati yo'q. Muntazam difraksion panjara yassi yoki sferik sirtga bir xil shaklda (teng oraliqda) chizilgan chiziqlar to'plami bo'lib, chiziqlar oralig'i ddifraksion panjara davri deyiladi. Difraksion panjaraga tik tushayotgan yoruglik nurlari har qaysi tirqishda fburchakka sinadi, natijada nurlar yo`li farqi d-simp hosil boʻladi. Ba'zi tabiiy kristallar ham rentgen nurlarini tahlil qilish uchun muntazam difraksion panjara sifatida ishlatiladi. Difraksiya- yorug'likning bir jinsliligi bi-biridan keskin farq qiluvchi qismlarga ega bo'lgan muhitlarda tarqalishida kuzatiladigan hodisa. Va Xususan, yorug'lining to'siqlarni aylanib o'tishi va geometric soya sohasiga kirishi difraksiya natijasida vujudga keladi Ushbu hodisa yorug'likning to'lqin tabiati asosida tushuntiriladi
Difraksiya miqyosi to'siq o'lchami to'lqin uzunligi nisbatiga bog'liq
Difraksiya Difraksion panjara - Bu yoriqlar tizimidan (yorug'lik uchun shaffof joylar) va to'lqin uzunligi bilan taqqoslanadigan shaffof bo'lmagan bo'shliqlardan tashkil topgan eng oddiy spektral qurilma. Bir o'lchovli difraktsiya panjarasi bir xil kenglikdagi yoriqlardan xira bo'lgan bir xil kenglikdagi intervallar bilan ajratilgan bir xil kenglikdagi parallel yoriqlardan iborat. Yansıtıcı diffraktsiya panjaralari eng yaxshi deb panjaralar parlatgich bilan nur sochadigan zarbalar qo'llaniladigan silliqlangan metall plitalardir. Panjara difraksiyasi sxemasi barcha yoriqlardan keladigan to'lqinlarning o'zaro aralashuvi natijasidir. hodisasi Frenel tomonidan batafsil tushuntirilgan hisoblanadi. Ular yorug'likni aks ettiradigan joylar va yorug'likni sochadigan joylar to'plamidan iborat. Ushbu difraksion panjara yordamida difraksiyaga uchragan va barcha yoriqlardan kelib chiqqan kogerent nurli nurlarning ko'p qavatli interferentsiyasi amalgaoshiriladi.
Difraksion panjaraning xarakteristikasi uning davri. Difraksion panjaraning davri (d) (uning doimiysi) ga teng qiymat deyiladi:bu erda a yoriq kengligi; b shaffof bo'lmagan maydonning kengligi Difraksion panjaraning tuzilishi difraktsiya xususiyatiga asoslanadi. Difraksion panjara - bu juda ko'p miqdordagi tor yoriqlar to'plami bo'lib, ular shaffof bo'lmagan bo'shliqlar bilan ajralib turadi.
Difraksion umumiy ko'rinishi rasmda quyidagi panjaraning ko'rsatilgan. diffraktsiya o'lchovli difraktsiya panjarasi
Uzunlikdagi yorug'lik to'lqini difraktsiya panjarasi tekisligiga perpendikulyar ravishda tushgan deb taxmin qilaylik. Panjara teshiklari bir-biridan teng masofada joylashganligi sababli, yo'nalish uchun ikkita qo'shni uyadan keladigan nurlarning () yo'l farqlari butun ko'rib chiqilgan difraktsiya panjarasi uchun bir xil bo'ladi: belgilanadigan shart bilan ikkita yoriqdan kelib chiqadigan yorug'lik nurlarining o'zaro aralashishi minimumlari kuzatiladi yo'nalishlarda intensivlik.
Asosiy minimalardan tashqari natijasida, ba'zi yo'nalishlarda nurlar bir-birini o'chiradi. Natijada qo'shimcha intensivlik minimalari paydo bo'ladi. Ular nurlarning yo'lidagi farq toq sonli yarim to'lqinlar bo'lgan yo'nalishlarda paydo bo'ladi. Qo'shimcha minimalarning sharti: bu erda N-difraktsiya panjarasidagi bo'shliqlar soni; -0 dan tashqari butun son qiymatlari, Agar panjara N uyalariga ega bo'lsa, u holda ikkita asosiy maksimallar orasida ikkilamchi minimal qo'shimcha bo'ladi ajratib turadigan maksimallarni Difraksion uchun asosiy maksimumning sharti panjara mumkin emas keyin asosiy maksimumlar soni: Sinus qiymati birdan ortiq bo'lishi Maksimal orasida minimal yoritish intervallari bo'ladi. Teshiklar soni qancha ko'p bo'lsa, maksimallar qanchalik minimalar aniqlanadi keng bo'lsa shunchalik aniqroq.
To'lqin uzunligini aniq aniqlash uchun difraksion panjara ishlatiladi. Panjara ma'lum bo'lgan davrda to'lqin uzunligini aniqlash juda oson, faqat yo'nalishning burchagini maksimal darajada o'lchash kifoya. Yassi shaffof difraksion panjara - bir-biridan "b" teng masofada joylashgan va bir tekislikda yotgan bir xil kenglikdagi "a" parallel yoriqlar tizimidir. U shaffof plastinkada shaffof bo'lmagan zarbalar yoki yuqor silliqlangan metall plastinkada qo'pol, sochilgan zarbalar yordamida amalga oshiriladi va uzatilgan yoki aks etgan nurda qo'llaniladi. Hozirda ishlab chiqarilayotgan eng yaxshi difraksion panjaralar har bir mm uchun 2000 tagacha chiziqlarni o'z ichiga oladi. Bunday panjaralardan arzon nusxalar jelatin yoki plastmassada olingan nusxalardir
Yorug'lik difraksion panjara (N yoriqlar tizimi) orqali o'tayotganda difraktsiya naqshlari ancha murakkablashadi. Turli xil teshiklardan keladigan tebranishlar izchil bo'lib, hosil bo'lgan amplituda va intensivlikni topish uchun ular orasidagi fazaviy munosabatlarni bilish zarur. Xuddi shu yoriqdan tebranishlarni susaytirish sharti (51) - bu difraktsiya panjarasining har bir yorig'i uchun tebranishlarning susayishi shartidir. Shuning uchun u asosiy minimal shart deb nomlanadi: Bundan tashqari, bitta yoriqning tebranishlari boshqa yoriqlarning tebranishlari bilan o'zaro ta'sir qiladi. Keling, barcha bo'shliqlardan chiqadigan tebranishlarning o'zaro kuchayishi mavjud bo'lgan shartni topaylik. Odatda diffraktsiya panjarasiga to'lqin uzunligi light bo'lgan bitta rangli nur tushsin (18-rasm). Bitta yoriqda bo'lgani kabi, barcha diffraktsion to'lqinlar, a burchagi yo'nalishi bo'yicha normal harakatlanadigan to'lqinlarni ko'rib chiqdik
Hosil bo'lgan tebranish amplitudasini topish uchun vektorli diagrammalar usulidan foydalanamiz. Biz har bir yoriqni alohida qismlarga ajratamiz - yoriqning qirralariga parallel zonalar. Kuzatish nuqtasida bitta bo'lim tomonidan yaratilgan tebranishlarning amplitudasi DA i bilan belgilanadi. Keyin butun bo'shliqdan hosil bo'lgan tebranishlarning amplitudasi quyidagicha bo'ladi:
Barcha yoriqlar bir xil bo'lganligi va parallel nurlar nurlari bilan yoritilganligi sababli, kuzatuv nuqtasida boshqa yoriqlardan hosil bo'lgan tebranishlarning amplitudalari bir xil, Shuning uchun, panjaraning barcha teshiklaridan hosil bo'lgan tebranish amplitudasi ularning yig'indisiga teng: Panjaraning yana bir o'ziga xos xususiyati uning o'lchamidir. Bu ma'lum bir spektral mintaqadagi to'lqin uzunligining berilgan panjara bilan hal qilingan minimal to'lqin uzunligi intervaliga nisbati bilan aniqlanadi:Reyli shartiga ko'ra, ikkita eng yaqin spektral chiziqlar echilgan deb hisoblanadi.