Дифракция света

Дифракция света

Дифракция – огибание волнами краёв препятствий – присуща любому волновому движению.

Но наблюдать дифракцию света нелегко, так как волны отклоняются от прямолинейного распространения на заметные углы только на препятствиях, размеры которых сравнимы с длиной волны, а длина световой волны, как мы с вами знаем, очень мала.

В 1802 г. Томас Юнг, поставил опыт по дифракции.

В непрозрачной ширме он сделал два маленьких отверстия на небольшом расстоянии друг от друга. Эти отверстия освещались узким световым пучком, прошедшим через первое отверстие в другой ширме. Волна от первого отверстия возбуждала когерентные колебания в двух других отверстиях. Вследствие дифракции из двух отверстий выходили два световых конуса, которые частично перекрывались. В результате интерференции этих двух световых волн на экране появились чередующиеся светлые и тёмные полосы. При закрывании Юнгом одной из отверстий, было обнаружено, что интерференционные полосы исчезали.

Именно этот опыт помог Юнгу измерить длины волн, соответствующие световым лучам разного цвета. Следующий учёный Френель завершил в своих работах исследования дифракции. Он разработал количественную теорию дифракции, позволяющую в принципе рассчитать дифракционную картину, возникающую при огибании светом любых препятствий. Учёный впервые объяснил прямолинейное распространение света в однородной среде на основе волновой теории.

По идее Френеля каждая точка волнового фронта является источником вторичных волн, причём все вторичные источники когерентны.

На явлении дифракции основано устройство оптического прибора – дифракционной решётки

Дифракционная решётка представляет собой совокупность большого числа очень узких щелей, разделённых непрозрачными промежутками.

Если ширина прозрачных щелей равна а, и ширина непрозрачных промежутков равна b, то величина d = а + b называется периодам решётки.

Обычно период дифракционной решётки порядка 10 мкм.

Примеры решения задач

1. Дифракционная решетка освещается монохроматическим зеленым светом. При освещении решетки монохроматическим красным светом картина дифракционного спектр.

1) сузится; 2) расширится; 3) исчезнет;4) не изменится

Правильный ответ: 2) расширится

2. Сколько штрихов на каждый миллиметр содержит дифракционная решётка, если при наблюдении в монохроматическом свете 𝛌 = 0,6 мкм максимум пятого отклонён на угол φ = 18°.

Ответ: N = 103.