Дифракционной решеткой называется совокупность большого числа одинаковых, отстоящих, друг от друга на одно и тоже расстояние щелей (основной прибор для спектрального анализа, позволяющий исследовать свойства атома и его спектра).
- период решетки (постоянная решетки)
Расположим параллельно решетке собирательную линзу, в фокальной плоскости которой поставим экран. Выясним характер дифракционной картины, получающейся на экране при падении на решетку плоской световой волны. Картины от всех щелей придутся на одно и то же место экрана.
Условие главных минимумов для дифракционной решетки:
Условие главных максимумов для дифракционной решетки:
Основными характеристиками всякого спектрального прибора являются его дисперсия и разрешающая сила.
Дисперсия определяет угловое или линейное расстояние между двумя спектральными линиями.
Разрешающая сила определяет минимальную разность длин волн 
, при которой две линии воспринимаются в спектре раздельно.
Угловой дисперсией называется величина 
, где 
- угловое расстояние между двумя спектральными линиями, отличающимися по длине волны на .
Чтобы найти угловую дисперсию дифракционной решетки, продифференцируем условие
главного максимума слева по 
, а справа по 
, опуская знак минус:
, где k – порядок спектра.
В пределах небольших углов 
, поэтому можно положить, что
, из полученного выражения следует, что угловая дисперсия обратно пропорциональна периоду решетки 
. Чем выше порядок спектра 
, тем больше дисперсия.
Разрешающей силой спектрального прибора называют безразмерную величину 
, где
- минимальная разность длин волн двух спектральных линий, при которой эти линии воспринимаются раздельно. Возможность раздельного восприятия двух близких спектральных линий зависит не только от расстояния между ними, но также и от ширины спектрального максимума. На рисунках показана результирующая интенсивность (сплошные кривые), наблюдающаяся при наложении двух близких максимумов (пунктирные кривые). В случае 
оба максимума воспринимаются как один. В случае 
между максимумами лежит минимум. Два близких максимума воспринимаются глазом в том случае, если интенсивность в промежутке между ними составляет не более 80% от интенсивности максимума. Согласно критерию Релея, такое соотношение интенсивностей имеет место в том случае, если середина одного максимума совпадает с краем другого (рис. ). Такое взаимное расположение максимумов получается при определенном значений .
Явление дисперсии.
При взаимодействии световой волны с веществом происходят явления:
1. поглощение
у металлов (т.к. они непрозрачны) происходит полное поглощение световой волны,
у диэлектриков (прозрачны) нет поглощения, у них нет свободных электронов.
2. рефракция (преломление света)
падающая волна взаимодействует со связанными электронами атома, вызывая их вынужденные колебания, которые сопровождаются испусканием вторичной световой волны. Результатом падающей и вторичной волн является преломленный свет.
3. дисперсия
зависимость показателя преломления (или скорости света) от частоты (или длины волны).
Для всех прозрачных бесцветных веществ функция 
имеет в видимой части спектра характер показанный на рисунке, где 
- циклическая частота поглощения. С увеличением частоты, наблюдается рост показателя преломления. Если вещество поглощает часть лучей, то в области поглощения и вблизи нее ход дисперсии обнаружит аномалию.
|
