Дифракция и дисперсия света
Дифракция света – огибание светом препятствий, сравнимых с длиной волны.
Опыт Юнга
Эксперимент достаточно прост. Имеется источник света. За ним Юнг использовал экран А, с узкой щелью. После прохождения света от источника через эту щель его можно считать точечным. За первым экраном расположен второй - экран B, уже с двумя щелями, расположенными рядом друг с другом на расстоянии d. Для наблюдения интерференции, необходимо, чтобы источники интерферирующих волн были когерентными. Поскольку изначально свет в эксперименте поступает от одного источника, то проходя через два отверстия экрана B мы получаем два источника когерентного света S1 и S2, т.е. сами щели. Этот метод называется методом деления волнового фронта. Свет этих источников интерферирует, результат можно наблюдать на экране Э. (Рис. 69).
Рис.69 Опыт Юнга
Дифракционная решетка
Дифракционная решетка -это оптический прибор, позволяющий получать разложение света на спектральные составляющие и измерять длины волн. Дифракционные решётки бывают прозрачными и отражательными.
Рассмотрим прозрачную дифракционную решётку. Она состоит из большого числа щелей ширины a, разделённых промежутками ширины b (рис. 70). Свет проходит только сквозь щели; промежутки свет не пропускают. Величина d = a + b называется периодом решётки.
Рис.70 Дифракционная решетка
Свет проходя щели интерферирует на экране.
Рис.71 Максимумы первых двух порядков
 ,где d– период решетки, λ – длина волны, φ – угол между центральным максимумом и максимумом k-го порядка.
Дисперсия света
Дисперсия света –явление разложения белого света в спектр. Белый свет состоит из электромагнитных волн разной частоты. Попадая в призму, эти волны по разному преломляются. Больше всего преломляются волны, соответствующие фиолетовому цвету (самая большая частота света, самая маленькая длина волны, самый маленький угол преломления), меньше – красному (самая маленькая частота света, самая большая длина волны, самый большой угол преломления).
Пример дисперсии – радуга. Радуга – это разложение белого цвета на каплях дождя.
Если белый свет проходит через светофильтр – то он становится монохроматическим, т.е. содержит длину волны, соответствующую одному цвету. Это явление связано с тем, что проходя через светофильтр световые волны в основном поглощаются. Проходит через светофильтр только световая волна определенной частоты.
 
Рис.72 Дисперсия света
Согласно формуле:
 , где v – скорость света в среде
Наибольшую скорость внутри стеклянной призмы имеет красный свет, наименьшую — фиолетовый. Различие в скоростях света для разных частот проявляется только при наличии среды. В вакууме скорость распространения электромагнитных волн не зависит от частоты и равна c. Частота волны света не изменяется при переходеиз воды в вакуум, поскольку она не зависит от того, в какой среде распространяется волна/
Примечание. Необходимо различать нормальную дисперсию и аномальную дисперсию.
Нормальная дисперсия - показатель преломления увеличивается с увеличением частоты излучения.Нормальная дисперсия наблюдается у веществ, прозрачных для света. Например, обычное стекло прозрачно для видимого света, и в этой области частот наблюдается нормальная дисперсия света в стекле. На основе явления нормальной дисперсии основано «разложение» света стеклянной призмой монохроматоров.
Следствия для нормальной дисперсии (граница воздух-стекло):
· Показатель преломления увеличивается с увеличением частоты
· Угол преломления света уменьшается при увеличении частоты
· угол преломления световых лучей на границе воздух-стекло увеличивается с увеличением длины волны излучения
· угол преломления световых лучей на границе воздух-стекло уменьшается с увеличением частоты излучения.
Аномальная дисперсия - когда показатель преломления уменьшается с увеличением частоты излучения.Аномальная дисперсия наблюдается в областях частот, соответствующих полосам интенсивного поглощения света в данной среде. Например, у обычного стекла в инфракрасной и ультрафиолетовой частях спектра наблюдается аномальная дисперсия.
Следствия для нормальной дисперсии (граница воздух-стекло):
· показатель преломления уменьшается с увеличением частоты излучения
· угол преломления увеличивается с увеличением частоты
· угол преломления световых лучей на некоторой границе раздела двух сред уменьшается с увеличением длины волны излучения
· угол преломления световых лучей на некоторой границе раздела двух сред увеличивается с увеличением частоты излучения
|
|
Поиск по сайту:
|