ერთგანზომილებიანი დიფრაქციული ბადე არის დიდი რიცხვის სისტემა ნეკრანზე ერთი და იგივე სიგანის და ერთმანეთის პარალელურ სლოტები, რომლებიც ასევე გამოყოფილია იმავე სიგანის გაუმჭვირვალე ხარვეზებით (სურ. 9.6).

ბადეზე დიფრაქციის ნიმუში განისაზღვრება, როგორც ყველა ჭრილიდან მომავალი ტალღების ურთიერთჩარევის შედეგი, ე.ი. in გახეხვა განახორციელა მრავალმხრივი ჩარევა სინათლის თანმიმდევრული დიფრაქციული სხივები, რომლებიც მოდის ყველა ჭრილიდან.

აღნიშნე: ბ – სლოტის სიგანებადეები; ა -მანძილი სლოტებს შორის; – გახეხვის მუდმივი.

ლინზა აგროვებს ყველა სხივს, რომელიც ეცემა მასზე ერთი და იგივე კუთხით და არ იწვევს რაიმე დამატებითი ბილიკის განსხვავებას.

ბრინჯი. 9.6	ბრინჯი. 9.7

მოდით სხივი 1 დაეცეს ლინზას კუთხით φ ( დიფრაქციის კუთხე ). სინათლის ტალღა, რომელიც მოძრაობს ამ კუთხით ჭრილიდან, ქმნის მაქსიმალურ ინტენსივობას წერტილში. მეორე სხივი, რომელიც მოდის მეზობელი ჭრილიდან იმავე კუთხით φ მივა იმავე წერტილში. ორივე ეს სხივი მოვა ფაზაში და გააძლიერებს ერთმანეთს, თუ ოპტიკური ბილიკის სხვაობა ტოლია მλ:

მდგომარეობამაქსიმუმ დიფრაქციული ბადე ასე გამოიყურება:

,

(9.4.4)

სადაც მ= ± 1, ± 2, ± 3, ... .

ამ პირობის შესაბამისი მაქსიმუმი ეწოდება ძირითადი სიმაღლეები . რაოდენობის ღირებულება მამა თუ იმ მაქსიმუმის შესაბამისი ეწოდება დიფრაქციის მაქსიმალური რიგი.

წერტილში ფ 0 ყოველთვის იქნება დაცული null ან ცენტრალური დიფრაქციის პიკი .

ვინაიდან ეკრანზე სინათლის ინციდენტი გადის მხოლოდ დიფრაქციული ბადეების ჭრილებში, მდგომარეობა მინიმალური უფსკრულისთვისდა იქნება მდგომარეობაძირითადი დიფრაქციული მინიმუმი გისოსებისთვის:

.

(9.4.5)

რა თქმა უნდა, დიდი რაოდენობის ნახვრეტებით, ეკრანის წერტილები, რომლებიც შეესაბამება მთავარ დიფრაქციულ მინიმუმებს, მიიღებენ სინათლეს ზოგიერთი ჭრილიდან და იქმნება. გვერდითი მოვლენები დიფრაქციის მაქსიმუმი და მინიმალური(სურ. 9.7). მაგრამ მათი ინტენსივობა, ძირითად მაქსიმებთან შედარებით, დაბალია (≈ 1/22).

Იმის გათვალისწინებით, რომ ,

თითოეული ჭრილის მიერ გაგზავნილი ტალღები გაუქმდება ჩარევით და გამოჩნდება დამატებითი მინიმუმები .

სლოტების რაოდენობა განსაზღვრავს სინათლის ნაკადს ბადეში. რაც უფრო მეტია ისინი, მით მეტ ენერგიას გადასცემს ტალღა მასში. გარდა ამისა, რაც უფრო მეტია სლოტების რაოდენობა, მით მეტია დამატებითი მინიმუმები მეზობელ მაქსიმუმებს შორის. შესაბამისად, სიმაღლეები უფრო ვიწრო და ინტენსიური იქნება (სურათი 9.8).

(9.4.3)-დან ჩანს, რომ დიფრაქციის კუთხე პროპორციულია λ ტალღის სიგრძისა. ეს ნიშნავს, რომ დიფრაქციული ბადე ანაწილებს თეთრ შუქს კომპონენტებად და უარყოფს უფრო დიდი ტალღის სიგრძის (წითელი) სინათლეს უფრო დიდი კუთხით (პრიზმისგან განსხვავებით, სადაც ყველაფერი პირიქით ხდება).

დიფრაქციული სპექტრი- ინტენსივობის განაწილება ეკრანზე, მიღებული დიფრაქციის შედეგად (ეს ფენომენი ნაჩვენებია ქვედა ფიგურაში). სინათლის ენერგიის ძირითადი ნაწილი კონცენტრირებულია ცენტრალურ მაქსიმუმში. უფსკრულის შევიწროება იწვევს იმ ფაქტს, რომ ცენტრალური მაქსიმუმი ვრცელდება და მისი სიკაშკაშე მცირდება (ეს, რა თქმა უნდა, ეხება სხვა მაქსიმუმებსაც). პირიქით, რაც უფრო ფართოა ჭრილი (), მით უფრო კაშკაშაა სურათი, მაგრამ დიფრაქციული ზღურბლები უფრო ვიწროა, თავად კიდეების რაოდენობა კი მეტია. ცენტრში ყოფნისას მიიღება სინათლის წყაროს მკვეთრი გამოსახულება, ე.ი. აქვს სინათლის სწორხაზოვანი გავრცელება. ეს სურათი იქნება მხოლოდ მონოქრომატული სინათლისთვის. როდესაც ჭრილი განათებულია თეთრი შუქით, ცენტრალური მაქსიმუმი იქნება თეთრი ზოლი, ის საერთოა ყველა ტალღის სიგრძისთვის (როდესაც ბილიკის სხვაობა ნულის ტოლია ყველასთვის).

უკან წინ

ყურადღება! სლაიდის გადახედვა მხოლოდ საინფორმაციო მიზნებისთვისაა და შეიძლება არ წარმოადგენდეს პრეზენტაციის სრულ ნაწილს. თუ გაინტერესებთ ეს ნამუშევარი, გთხოვთ, ჩამოტვირთოთ სრული ვერსია.

(გაკვეთილი ახალი ცოდნის მისაღებად, მე-11 კლასი, პროფილის დონე - 2 საათი).

გაკვეთილის საგანმანათლებლო მიზნები:

• გაეცანით სინათლის დიფრაქციის ცნებას
• ახსენით სინათლის დიფრაქცია ჰიუგენს-ფრენელის პრინციპის გამოყენებით
• წარმოგიდგენთ ფრენელის ზონების კონცეფციას
• ახსენით დიფრაქციული ბადეების აგებულება და მოქმედების პრინციპი

გაკვეთილის განმავითარებელი მიზნები

• დიფრაქციული შაბლონების ხარისხობრივი და რაოდენობრივი აღწერის უნარების განვითარება

აღჭურვილობა: პროექტორი, ეკრანი, პრეზენტაცია.

Გაკვეთილის გეგმა

• სინათლის დიფრაქცია
• ფრენელის დიფრაქცია
• ფრაუნჰოფერის დიფრაქცია
• დიფრაქციული ბადე

გაკვეთილების დროს.

1. საორგანიზაციო მომენტი.

2. ახალი მასალის სწავლა.

დიფრაქცია- ტალღების მოხვევის ფენომენი მათ გზაზე შემხვედრი დაბრკოლებების გარშემო, ან უფრო ფართო გაგებით - დაბრკოლებებთან ტალღების გავრცელების ნებისმიერი გადახრა გეომეტრიული ოპტიკის კანონებიდან. დიფრაქციის გამო, ტალღები შეიძლება მოხვდნენ გეომეტრიული ჩრდილის მიდამოში, გადალახონ დაბრკოლებები, შეაღწიონ ეკრანის პატარა ხვრელებს და ა. .

თუ სინათლე არის ტალღური პროცესი, რაზეც დამაჯერებლად მიუთითებს ჩარევის ფენომენი, მაშინ სინათლის დიფრაქციაც უნდა დაფიქსირდეს.

სინათლის დიფრაქცია- სინათლის სხივების გადახრის ფენომენი გეომეტრიული ჩრდილის მიდამოში, დაბრკოლებების კიდეებთან ან ხვრელების გავლით, რომელთა ზომები შედარებულია სინათლის ტალღის სიგრძესთან ( სლაიდი ნომერი 2).

ის, რომ სინათლე სცილდება დაბრკოლებების კიდეებს, ხალხმა დიდი ხანია ცნობილია. ამ ფენომენის პირველი მეცნიერული აღწერა ფ.გრიმალდის ეკუთვნის. სინათლის ვიწრო სხივში გრიმალდი ათავსებდა სხვადასხვა საგანს, კერძოდ თხელ ძაფებს. ამ შემთხვევაში, ეკრანზე ჩრდილი უფრო ფართო აღმოჩნდა, ვიდრე უნდა ყოფილიყო გეომეტრიული ოპტიკის კანონების მიხედვით. გარდა ამისა, ფერადი ზოლები აღმოჩნდა ჩრდილის ორივე მხარეს. მცირე ხვრელში სინათლის წვრილი სხივის გავლისას გრიმალდი ასევე ამჩნევდა გადახრას სინათლის სწორხაზოვანი გავრცელების კანონისგან. ხვრელის მოპირდაპირე კაშკაშა ლაქა უფრო დიდი აღმოჩნდა, ვიდრე მოსალოდნელი იყო სწორხაზოვანი სინათლის გავრცელებისთვის ( სლაიდი ნომერი 2).

1802 წელს ტ. იუნგმა, რომელმაც აღმოაჩინა სინათლის ჩარევა, დადგა კლასიკური ექსპერიმენტი დიფრაქციის შესახებ. სლაიდი ნომერი 3).

გაუმჭვირვალე ეკრანზე მან ქინძისთავით გაჭრა ორი პატარა ხვრელი B და C ერთმანეთისგან მცირე მანძილზე. ეს ხვრელები განათებული იყო სინათლის ვიწრო სხივით, რომელიც გადიოდა სხვა ეკრანის პატარა ხვრელში A. სწორედ ამ დეტალმა, რომელიც იმ დროს ძალიან ძნელი მოსაფიქრებელი იყო, გადაწყვიტა ექსპერიმენტის წარმატება. მხოლოდ თანმიმდევრული ტალღები ერევა. სფერული ტალღა, რომელიც წარმოიშვა ჰიუგენსის პრინციპის შესაბამისად A ხვრელიდან, აღგზნებული იყო თანმიმდევრული რხევები B და C ხვრელებში. B და C ხვრელების დიფრაქციის გამო წარმოიქმნა ორი მსუბუქი კონუსი, რომლებიც ნაწილობრივ გადახურულია. ამ ორი სინათლის ტალღის ჩარევის შედეგად ეკრანზე მონაცვლეობითი ნათელი და მუქი ზოლები გამოჩნდა. ერთ-ერთი ხვრელის დახურვა. იანგმა აღმოაჩინა, რომ ნადები გაქრა. სწორედ ამ ექსპერიმენტის დახმარებით იუნგმა პირველად გაზომა სხვადასხვა ფერის სინათლის სხივების შესაბამისი ტალღის სიგრძე და ძალიან ზუსტად.

დიფრაქციის თეორია

ფრანგი მეცნიერი O. Fresnel არა მხოლოდ ექსპერიმენტში უფრო დეტალურად შეისწავლა დიფრაქციის სხვადასხვა შემთხვევები, არამედ ააშენა დიფრაქციის რაოდენობრივი თეორია. ფრენელის თეორია ეფუძნებოდა ჰიუგენსის პრინციპს, ავსებდა მას მეორადი ტალღების ჩარევის იდეით. ჰაიგენსის პრინციპმა თავდაპირველ ფორმაში შესაძლებელი გახადა მხოლოდ ტალღის ფრონტის პოზიციების პოვნა დროის შემდგომ მომენტებში, ანუ ტალღის გავრცელების მიმართულების დადგენა. არსებითად, ეს იყო გეომეტრიული ოპტიკის პრინციპი. ფრენელმა შეცვალა ჰაიგენსის ჰიპოთეზა მეორადი ტალღების გარსის შესახებ ფიზიკურად მკაფიო პოზიციით, რომლის მიხედვითაც მეორადი ტალღები, რომლებიც მიდიან დაკვირვების წერტილში, ერევიან ერთმანეთს ( სლაიდი ნომერი 4).

არსებობს დიფრაქციის ორი ტიპი:

თუ დაბრკოლება, რომელზედაც ხდება დიფრაქცია, ახლოს არის სინათლის წყაროსთან ან ეკრანთან, რომელზედაც ხდება დაკვირვება, მაშინ შემთხვევის ან დიფრაქციული ტალღების წინა მხარეს აქვს მრუდი ზედაპირი (მაგალითად, სფერული); ამ შემთხვევას ფრენელის დიფრაქცია ეწოდება.

თუ დაბრკოლების ზომები გაცილებით მცირეა ვიდრე მანძილი წყარომდე, მაშინ დაბრკოლებაზე ტალღის ჩავარდნა შეიძლება ჩაითვალოს სიბრტყე ტალღად. სიბრტყე ტალღის დიფრაქციას ხშირად უწოდებენ ფრაუნჰოფერის დიფრაქციას ( სლაიდი ნომერი 5).

ფრენელის ზონის მეთოდი.

მარტივი ობიექტების დიფრაქციული შაბლონების მახასიათებლების ახსნა ( სლაიდი ნომერი 6), ფრენელმა მოიფიქრა მეორადი წყაროების დაჯგუფების მარტივი და საილუსტრაციო მეთოდი - ფრენელის ზონების აგების მეთოდი. ეს მეთოდი შესაძლებელს ხდის დიფრაქციის შაბლონების გამოთვლას ( სლაიდი ნომერი 7).

ფრენელის ზონები– მეორადი ტალღების თანმიმდევრული წყაროების ერთობლიობა, რომელთა შორის მაქსიმალური გზის სხვაობა ტოლია λ/2.

თუ გზათა სხვაობა ორი მიმდებარე ზონიდან ტოლია λ /2 მაშასადამე, მათგან ვიბრაციები მოდის M დაკვირვების წერტილში საპირისპირო ფაზებით, ისე რომ ფრესნელის ნებისმიერი ორი მიმდებარე ზონის ტალღები ანადგურებს ერთმანეთს(სლაიდი ნომერი 8).

მაგალითად, პატარა ხვრელში სინათლის გავლისას, დაკვირვების წერტილში შესაძლებელია როგორც ნათელი, ასევე ბნელი ლაქის აღმოჩენა. გამოდის პარადოქსული შედეგი - სინათლე არ გადის ხვრელში!

დიფრაქციის შედეგის ასახსნელად, საჭიროა დავაკვირდეთ, რამდენი ფრენელის ზონა ჯდება ხვრელში. როცა ხვრელი დაიდება ზონების უცნაური რაოდენობა მაქსიმუმ(მსუბუქი ადგილი). როცა ხვრელი დაიდება ზონების ლუწი რაოდენობა, მაშინ სადამკვირვებლო პუნქტში იქნება მინიმალური(ბნელი ადგილი). სინამდვილეში, სინათლე, რა თქმა უნდა, გადის ხვრელში, მაგრამ ჩარევის მაქსიმუმი ჩნდება მეზობელ წერტილებში ( სლაიდი ნომერი 9 -11).

Fresnel ზონის ფირფიტა.

ფრენელის თეორიიდან შეიძლება მივიღოთ არაერთი შესანიშნავი, ზოგჯერ პარადოქსული შედეგი. ერთ-ერთი მათგანია ზონის ფირფიტის, როგორც კონვერგენტული ობიექტივის გამოყენების შესაძლებლობა. ზონის ფირფიტა- გამჭვირვალე ეკრანი მონაცვლეობით მსუბუქი და მუქი რგოლებით. რგოლების რადიუსი ისეა არჩეული, რომ გაუმჭვირვალე მასალის რგოლები ფარავდეს ყველა ლუწი ზონას, შემდეგ მხოლოდ რხევები კენტი ზონებიდან, რომლებიც წარმოიქმნება იმავე ფაზაში, მოდიან დაკვირვების წერტილამდე, რაც იწვევს სინათლის ინტენსივობის ზრდას. დაკვირვების წერტილი ( სლაიდი ნომერი 12).

ფრენელის თეორიის მეორე მნიშვნელოვანი შედეგი არის ნათელი წერტილის არსებობის წინასწარმეტყველება ( შხამიანი ლაქები) გეომეტრიული ჩრდილის არეში გაუმჭვირვალე ეკრანიდან ( სლაიდი ნომერი 13-14).

გეომეტრიული ჩრდილის მიდამოში კაშკაშა ლაქის დასაკვირვებლად აუცილებელია, რომ გაუმჭვირვალე ეკრანმა გადაფაროს ფრენელის ზონების მცირე რაოდენობა (ერთი ან ორი).

ფრაუნჰოფერის დიფრაქცია.

თუ დაბრკოლების ზომები გაცილებით მცირეა ვიდრე მანძილი წყარომდე, მაშინ დაბრკოლებაზე ტალღის ჩავარდნა შეიძლება ჩაითვალოს სიბრტყე ტალღად. სიბრტყე ტალღა ასევე შეიძლება მიღებულ იქნეს შუქის წყაროს კონვერტაციული ლინზის ფოკუსში მოთავსებით ( სლაიდი ნომერი 15).

სიბრტყე ტალღის დიფრაქციას ხშირად უწოდებენ ფრაუნჰოფერის დიფრაქციას გერმანელი მეცნიერის ფრაუნჰოფერის მიხედვით. ამ ტიპის დიფრაქცია განიხილება განსაკუთრებით ორი მიზეზის გამო. ჯერ ერთი, ეს არის დიფრაქციის უფრო მარტივი კონკრეტული შემთხვევა და მეორეც, ასეთი დიფრაქცია ხშირად გვხვდება სხვადასხვა ოპტიკურ მოწყობილობებში.

ჭრილის დიფრაქცია

სინათლის დიფრაქციის შემთხვევას ჭრილით დიდი პრაქტიკული მნიშვნელობა აქვს. როდესაც ჭრილი განათებულია მონოქრომატული სინათლის პარალელური სხივით, ეკრანზე მიიღება მუქი და მსუბუქი ზოლების სერია, რომლებიც სწრაფად მცირდება ინტენსივობით ( სლაიდი ნომერი 16).

თუ შუქი ეცემა ჭრილობის სიბრტყეს პერპენდიკულარულად, მაშინ ზღურბლები განლაგებულია სიმეტრიულად ცენტრალური ზოლის მიმართ და განათება იცვლება ეკრანის გასწვრივ პერიოდულად, მაქსიმალური და მინიმალური პირობების შესაბამისად ( სლაიდი ნომერი 17, ფლეშ ანიმაცია "სინათლის დიფრაქცია ჭრილით").

დასკვნა:

• ა) ჭრილის სიგანის შემცირებით, ცენტრალური სინათლის ზოლი ფართოვდება;
• ბ) მოცემული ჭრილის სიგანეზე, რაც უფრო დიდია მანძილი ზოლებს შორის, მით მეტია სინათლის ტალღის სიგრძე;
• გ) მაშასადამე, თეთრი სინათლის შემთხვევაში, არსებობს სხვადასხვა ფერის შესაბამისი ნიმუშების ნაკრები;
• დ) ამ შემთხვევაში, ძირითადი მაქსიმუმი საერთო იქნება ყველა ტალღის სიგრძისთვის და გამოჩნდება თეთრი ზოლის სახით, ხოლო გვერდითი მაქსიმუმები არის ფერადი ზოლები მონაცვლეობითი ფერებით მეწამულიდან წითელამდე.

დიფრაქცია ორ ჭრილში.

თუ არსებობს ორი იდენტური პარალელური ჭრილი, მაშინ ისინი აძლევენ ერთსა და იმავე გადახურვის დიფრაქციის ნიმუშებს, რის შედეგადაც მაქსიმუმები შესაბამისად იზრდება და, გარდა ამისა, ხდება ტალღების ურთიერთჩარევა პირველი და მეორე ჭრილებიდან. შედეგად, მინიმალური იქნება იმავე ადგილებში, რადგან ეს ის მიმართულებებია, რომლითაც არცერთი ჭრილი არ აგზავნის სინათლეს. გარდა ამისა, შესაძლებელია მიმართულებები, რომლებშიც ორი ჭრილის მიერ გაგზავნილი შუქი არღვევს ერთმანეთს. ამრიგად, ორ ძირითად მაქსიმუმს შორის არის ერთი დამატებითი მინიმუმი და მაქსიმუმები ვიწროვდება, ვიდრე ერთი უფსკრული ( სლაიდები 18-19). რაც უფრო მეტია სლოტების რაოდენობა, მით უფრო მკვეთრად არის განსაზღვრული მაქსიმუმი და მით უფრო ფართოა მინიმუმები, რომლებითაც ისინი გამოიყოფა. ამ შემთხვევაში სინათლის ენერგია გადანაწილებულია ისე, რომ მისი უმეტესი ნაწილი მაქსიმუმზე მოდის, ხოლო ენერგიის უმნიშვნელო ნაწილი მინიმუმამდე ( სლაიდი ნომერი 20).

დიფრაქციული ბადე.

დიფრაქციული ბადე არის დიდი რაოდენობით ძალიან ვიწრო ჭრილების ერთობლიობა, რომლებიც გამოყოფილია გაუმჭვირვალე ხარვეზებით ( სლაიდი ნომერი 21). თუ მონოქრომატული ტალღა ეცემა ბადეზე, მაშინ სლოტები (მეორადი წყაროები) ქმნის თანმიმდევრულ ტალღებს. გრილის უკან მოთავსებულია კონვერგენტული ობიექტივი, შემდეგ კი ეკრანი. სხვადასხვა ბადეების ჭრილებიდან შუქის ჩარევის შედეგად ეკრანზე შეიმჩნევა მაქსიმალური და მინიმალური სისტემა ( სლაიდი ნომერი 22).

ყველა მაქსიმუმის პოზიცია, გარდა ძირითადისა, დამოკიდებულია ტალღის სიგრძეზე. მაშასადამე, თუ თეთრი შუქი ეცემა ბადეზე, მაშინ ის იშლება სპექტრად. ამრიგად, დიფრაქციული ბადე არის სპექტრული მოწყობილობა, რომელიც ემსახურება სინათლის სპექტრად დაშლას. დიფრაქციული ბადეების გამოყენებით, შეგიძლიათ ზუსტად გაზომოთ ტალღის სიგრძე, რადგან დიდი რაოდენობის ჭრილებით, მაქსიმალური ინტენსივობის რეგიონები ვიწროვდება, გადაიქცევა თხელ ნათელ ზოლებად, ხოლო მაქსიმუმებს შორის მანძილი (მუქი ზოლების სიგანე) იზრდება ( სლაიდი №23-24).

დიფრაქციული ბადეების გარჩევადობა.

სპექტრალური ინსტრუმენტებისთვის, რომლებიც შეიცავს დიფრაქციულ ბადეებს, მნიშვნელოვანია ორი სპექტრული ხაზის ცალ-ცალკე დაკვირვების შესაძლებლობა ახლო ტალღის სიგრძით.

ორი სპექტრალური ხაზის ცალ-ცალკე დაკვირვების უნარს, რომელთაც აქვთ ახლო ტალღის სიგრძე, ეწოდება ბადეების გარჩევადობა ( სლაიდი #25-26).

თუ გვინდა ორი მჭიდრო სპექტრული ხაზის ამოხსნა, მაშინ აუცილებელია დავრწმუნდეთ, რომ თითოეული მათგანის შესაბამისი ჩარევის მაქსიმუმი მაქსიმალურად ვიწრო იყოს. დიფრაქციული ბადეების შემთხვევაში, ეს ნიშნავს, რომ ღარზე გამოყენებული ღარების საერთო რაოდენობა უნდა იყოს რაც შეიძლება დიდი. ასე რომ, კარგ დიფრაქციულ ბადეებში, რომლებსაც აქვთ დაახლოებით 500 ხაზი მილიმეტრზე, საერთო სიგრძით დაახლოებით 100 მმ, ხაზების საერთო რაოდენობა არის 50,000.

გისოსები მათი გამოყენების მიხედვით ხდება ლითონი ან მინა. საუკეთესო ლითონის ბადეებს აქვს 2000 სტრიქონი მილიმეტრზე ზედაპირზე, ხოლო ჯამური სიგრძე 100-150 მმ. ლითონის ღობეებზე დაკვირვება ხორციელდება მხოლოდ არეკლილი შუქით, ხოლო მინაზე - ყველაზე ხშირად გადამცემ შუქზე.

ჩვენი წამწამები, მათ შორის უფსკრულით, არის უხეში დიფრაქციული ბადე. თუ თვალისმომჭრელ შუქს ათვალიერებთ, შეგიძლიათ იხილოთ მოლურჯო ფერები. დიფრაქციის და სინათლის ჩარევის ფენომენები ეხმარება

ბუნება შეღებავს ყველა ცოცხალ არსებას საღებავების გამოყენების გარეშე ( სლაიდი ნომერი 27).

3. მასალის პირველადი ფიქსაცია.

ტესტის კითხვები

1. რატომ არის ხმის დიფრაქცია ყოველდღიურად უფრო აშკარა ვიდრე სინათლის დიფრაქცია?
2. რა არის ფრენელის დამატებები ჰაიგენსის პრინციპში?
3. როგორია ფრენელის ზონების აგების პრინციპი?
4. როგორია ზონის ფირფიტების მუშაობის პრინციპი?
5. როდის შეინიშნება ფრენელის დიფრაქცია, ფრაუნჰოფერის დიფრაქცია?
6. რა განსხვავებაა ფრენელის დიფრაქციას მრგვალი ხვრელით, როდესაც ის განათებულია მონოქრომატული და თეთრი შუქით?
7. რატომ არ შეინიშნება დიფრაქცია დიდ დიაფრაგმებსა და დიდ დისკებზე?
8. რა განსაზღვრავს, ხვრელით გახსნილი ფრესნელის ზონების რაოდენობა იქნება ლუწი თუ კენტი?
9. რა დამახასიათებელი ნიშნებია პატარა გაუმჭვირვალე დისკზე დიფრაქციით მიღებული დიფრაქციის ნიმუში.
10. რა განსხვავებაა დიფრაქციულ ნიმუშს შორის ჭრილზე, როდესაც განათებულია მონოქრომატული და თეთრი შუქით?
11. რამდენია ჭრილის მაქსიმალური სიგანე, რომელზედაც კვლავ იქნება დაფიქსირებული ინტენსივობის მინიმუმები?
12. როგორ მოქმედებს ტალღის სიგრძისა და ჭრილის სიგანის ზრდა ფრაუნჰოფერის დიფრაქციაზე ერთი ჭრილიდან?
13. როგორ შეიცვლება დიფრაქციული ნიმუში, თუ გამაგრებული ხაზების ჯამური რაოდენობა გაზრდილია ღეროს მუდმივის შეცვლის გარეშე?
14. რამდენი დამატებითი მინიმუმი და მაქსიმუმი წარმოიქმნება ექვსი ჭრილით დიფრაქციით?
15. რატომ ანადგურებს დიფრაქციული ბადე თეთრ შუქს სპექტრად?
16. როგორ განვსაზღვროთ დიფრაქციული ბადეების სპექტრის უმაღლესი რიგი?
17. როგორ შეიცვლება დიფრაქციის ნიმუში, როდესაც ეკრანი შორდება ბადეს?
18. რატომ არის თეთრი სინათლის გამოყენებისას მხოლოდ ცენტრალური მაღალი თეთრი და გვერდითი სიმაღლის ირისფერი?
19. რატომ უნდა იყოს დარტყმები დიფრაქციულ ბადეზე ერთმანეთთან მჭიდროდ დაშორებული?
20. რატომ უნდა იყოს ინსულტების დიდი რაოდენობა?

ზოგიერთი ძირითადი სიტუაციის მაგალითები (ცოდნის პირველადი კონსოლიდაცია) (სლაიდი No. 29-49)

1. დიფრაქციული ბადე 0,004 მმ მუდმივით განათებულია შუქით 687 ნმ ტალღის სიგრძეზე. ბადეზე რა კუთხით უნდა მოხდეს დაკვირვება მეორე რიგის სპექტრის გამოსახულების დასანახად ( სლაიდი ნომერი 29).
2. მონოქრომატული შუქი 500 ნმ ტალღის სიგრძით ეცემა დიფრაქციულ ბადეზე, რომელსაც აქვს 500 ხაზი 1 მმ-ზე. სინათლე ეცემა ბადეზე პერპენდიკულარულად. რა არის სპექტრის უმაღლესი რიგის დაკვირვება? ( სლაიდი ნომერი 30).
3. დიფრაქციული ბადე განლაგებულია ეკრანის პარალელურად მისგან 0,7 მ მანძილზე. განსაზღვრეთ ხაზების რაოდენობა 1 მმ-ზე ამ დიფრაქციული ბადესთვის, თუ 430 ნმ ტალღის სიგრძის სინათლის სხივის ნორმალური დაცემისას, ეკრანზე პირველი დიფრაქციული მაქსიმუმი არის ცენტრალური ნათელი ზოლიდან 3 სმ მანძილზე. დავუშვათ, რომ sinφ ≈ tgφ ( სლაიდი ნომერი 31).
4. დიფრაქციული ბადე 0,005 მმ პერიოდით მდებარეობს ეკრანის პარალელურად, მისგან 1,6 მ მანძილზე და განათებულია სინათლის სხივით 0,6 მკმ ტალღის სიგრძით, რომელიც ეშვება ნორმალურ ბადეზე. დაადგინეთ მანძილი დიფრაქციის ნიმუშის ცენტრსა და მეორე მაქსიმუმს შორის. დავუშვათ, რომ sinφ ≈ tgφ ( სლაიდი ნომერი 32).
5. 10-5 მ პერიოდის დიფრაქციული ბადე განლაგებულია ეკრანის პარალელურად მისგან 1,8 მ მანძილზე. ბადე განათებულია 580 ნმ ტალღის სიგრძის შუქის ჩვეულებრივ შემოჭრილი სხივით. მაქსიმალური განათება შეინიშნება ეკრანზე დიფრაქციის ნიმუშის ცენტრიდან 20,88 სმ მანძილზე. განსაზღვრეთ ამ მაქსიმუმის თანმიმდევრობა. დავუშვათ, რომ sinφ ≈ tgφ ( სლაიდი ნომერი 33).
6. 0,02 მმ-იანი პერიოდის დიფრაქციული ბადეების გამოყენებით, პირველი დიფრაქციული გამოსახულება მიიღეს ცენტრალურიდან 3,6 სმ დაშორებით, ხოლო ბადედან 1,8 მ მანძილზე. იპოვნეთ სინათლის ტალღის სიგრძე ( სლაიდი ნომერი 34).
7. მეორე და მესამე რიგის სპექტრები დიფრაქციული ბადეების ხილულ რეგიონში ნაწილობრივ გადაფარავს ერთმანეთს. მესამე რიგის სპექტრის რომელი ტალღის სიგრძე შეესაბამება 700 ნმ ტალღის სიგრძეს მეორე რიგის სპექტრში? ( სლაიდი ნომერი 35).
8. სიბრტყე მონოქრომატული ტალღა 8 1014 ჰც სიხშირით ემთხვევა ნორმალის გასწვრივ დიფრაქციულ ბადეზე 5 μm პერიოდით. 20 სმ ფოკუსური სიგრძის კონვერგირებადი ლინზა მოთავსებულია ბადეების პარალელურად მის უკან.დიფრაქციული ნიმუში შეინიშნება ეკრანზე ლინზის ფოკუსურ სიბრტყეში. იპოვეთ მანძილი 1-ლი და მე-2 ბრძანებების მის მთავარ მაქსიმუმებს შორის. დავუშვათ, რომ sinφ ≈ tgφ ( სლაიდი ნომერი 36).
9. რა არის მთელი პირველი რიგის სპექტრის სიგანე (ტალღის სიგრძე 380 ნმ-დან 760 ნმ-მდე) მიღებული ეკრანზე 3 მ დაშორებით 0,01 მმ პერიოდის დიფრაქციული ბადედან? ( სლაიდი ნომერი 37).
10. რა უნდა იყოს დიფრაქციული ბადეის მთლიანი სიგრძე, რომელსაც აქვს 500 სტრიქონი 1 მმ-ზე, რათა მისი დახმარებით ამოხსნათ ორი სპექტრული ხაზი 600,0 ნმ და 600,05 ნმ ტალღის სიგრძით? ( სლაიდი ნომერი 40).
11. განსაზღვრეთ დიფრაქციული ბადეების გარჩევადობა 1,5 მკმ პერიოდით და საერთო სიგრძით 12 მმ, თუ მასზე 530 ნმ ტალღის სიგრძის სინათლე ეცემა ( სლაიდი ნომერი 42).
12. რა ხაზების მინიმალური რაოდენობა უნდა შეიცავდეს ბადეში, რათა ორი ყვითელი ნატრიუმის ხაზი 589 ნმ და 589,6 ნმ ტალღის სიგრძით შეიძლება გაიხსნას პირველი რიგის სპექტრში. რა არის ასეთი ბადეის სიგრძე, თუ ბადეების მუდმივი არის 10 μm ( სლაიდი ნომერი 44).
13. განსაზღვრეთ ღია ზონების რაოდენობა შემდეგი პარამეტრებით:
    R = 2 მმ; a=2,5 მ; b=1,5 მ
    ა) λ=0,4 მკმ.
    ბ) λ=0,76 მკმ ( სლაიდი ნომერი 45).
14. 1.2 მმ ჭრილი განათებულია მწვანე შუქით ტალღის სიგრძეზე 0.5 მკმ. დამკვირვებელი მდებარეობს ჭრილიდან 3 მ მანძილზე. დაინახავს ის დიფრაქციის შაბლონს ( სლაიდი ნომერი 47).
15. 0,5 მმ ჭრილი განათებულია მწვანე შუქით 500 ნმ ლაზერისგან. ნაპრალიდან რომელ მანძილზე შეიძლება მკაფიოდ დააკვირდეს დიფრაქციულ სქემას ( სლაიდი ნომერი 49).

4. საშინაო დავალება (სლაიდი ნომერი 50).

სახელმძღვანელო: § 71-72 (G.Ya. Myakishev, B.B. Bukhovtsev. Physics.11).

ამოცანების კრებული ფიზიკაში No1606,1609,1612, 1613,1617 (გ.ნ. სტეპანოვა).

სხივის გავრცელება ოპტიკურად ერთგვაროვან გარემოში სწორხაზოვანია, მაგრამ ბუნებაში არის მთელი რიგი ფენომენები, სადაც შეიძლება შეინიშნოს გადახრა ამ მდგომარეობიდან.

დიფრაქცია- სინათლის ტალღების მოხვევის ფენომენი შემხვედრი დაბრკოლებების გარშემო. სასკოლო ფიზიკაში შესწავლილია ორი დიფრაქციული სისტემა (სისტემები, რომლებშიც დიფრაქცია შეინიშნება სხივის გავლისას):

• დიფრაქცია ჭრილით (მართკუთხა ხვრელი)
• ბადეების დიფრაქცია (თანაბრად დაშორებული ჭრილების ნაკრები)

- დიფრაქცია მართკუთხა ხვრელზე (ნახ. 1).

ბრინჯი. 1. ჭრილის დიფრაქცია

მიეცით სიბრტყე ჭრილით, სიგანით, რომელზედაც სინათლის სხივი A ეცემა მართი კუთხით. სინათლის უმეტესი ნაწილი გადადის ეკრანზე, მაგრამ ზოგიერთი სხივი დიფრაქციულია ჭრილის კიდეებზე (ე.ი. გადახრის. მათი საწყისი მიმართულებიდან). გარდა ამისა, ეს სხივები ერთმანეთს ერევა ეკრანზე დიფრაქციის ნიმუშის ფორმირებით (მონაცვლეობით ნათელი და ბნელი ადგილები). ჩარევის კანონების გათვალისწინება საკმაოდ რთულია, ამიტომ ჩვენ შემოვიფარგლებით ძირითადი დასკვნებით.

შედეგად მიღებული დიფრაქციის ნიმუში ეკრანზე შედგება მონაცვლეობითი რეგიონებისგან დიფრაქციული მაქსიმალური (მაქსიმალური სინათლის არეები) და დიფრაქციის მინიმალური (მაქსიმალური ბნელი რეგიონები). ეს ნიმუში სიმეტრიულია ცენტრალური სინათლის სხივის მიმართ. მაქსიმალური და მინიმალური პოზიცია აღწერილია ვერტიკალურთან შედარებით კუთხით, რომლითაც ისინი ჩანს და დამოკიდებულია ჭრილის ზომაზე და ინციდენტის გამოსხივების ტალღის სიგრძეზე. ამ სფეროების პოზიცია შეიძლება მოიძებნოს მრავალი ურთიერთობის გამოყენებით:

• დიფრაქციის მაქსიმუმებისთვის

ნულოვანი დიფრაქციის მაქსიმუმი არის ეკრანის ცენტრალური წერტილი ჭრილის ქვეშ (ნახ. 1).

• დიფრაქციული მინიმუმებისთვის

დასკვნა: ამოცანის პირობების მიხედვით აუცილებელია გაირკვეს: უნდა მოიძებნოს დიფრაქციის მაქსიმალური ან მინიმალური და გამოვიყენოთ შესაბამისი მიმართება (1) ან (2).

დიფრაქცია დიფრაქციის ბადეზე.

დიფრაქციული ბადე არის სისტემა, რომელიც შედგება ერთმანეთისგან თანაბრად დაშორებული მონაცვლეობითი სლოტებისაგან (ნახ. 2).

ბრინჯი. 2. დიფრაქციული ბადე (სხივები)

ისევე, როგორც ჭრილში, დიფრაქციის ნიმუში ეკრანზე შეინიშნება დიფრაქციული ბადეების შემდეგ: მსუბუქი და ბნელი უბნების მონაცვლეობა. მთლიანი სურათი არის სინათლის სხივების ერთმანეთთან ჩარევის შედეგი, მაგრამ ერთი ჭრილის სურათზე გავლენას მოახდენს სხვა ჭრილების სხივები. შემდეგ დიფრაქციული ნიმუში უნდა იყოს დამოკიდებული ჭრილების რაოდენობაზე, მათ ზომებსა და სიახლოვეს.

მოდით შემოვიტანოთ ახალი კონცეფცია - გახეხვის მუდმივი:

მაშინ დიფრაქციის მაქსიმალური და მინიმალური პოზიციებია:

• ძირითადი დიფრაქციის მაქსიმუმებისთვის(ნახ. 3)

ურთიერთობიდან დცოდვა j = მლჩანს, რომ მთავარი მაქსიმის პოზიციები, გარდა ცენტრალურისა ( მ= 0), დიფრაქციულ ნიმუშში ჭრილის ბადედან დამოკიდებულია გამოყენებული სინათლის ტალღის სიგრძეზე ლ. ამიტომ, თუ ბადე განათებულია თეთრი ან სხვა არამონოქრომატული შუქით, მაშინ სხვადასხვა მნიშვნელობებისთვის ლყველა დიფრაქციული მაქსიმუმი, გარდა ცენტრალურისა, იქნება განცალკევებული სივრცით. შედეგად, თეთრი შუქით განათებული გისოსის დიფრაქციის ნიმუშში, ცენტრალურ მაქსიმუმს ექნება თეთრი ზოლის ფორმა, ხოლო დანარჩენს ექნება მოლურჯო ზოლების ფორმა, რომელსაც ეწოდება პირველის დიფრაქციული სპექტრები ( მ= ± 1), მეორე ( მ= ± 2) და ა.შ. ბრძანებებს. თითოეული რიგის სპექტრებში ყველაზე მეტად გადახრილი იქნება წითელი სხივები (დიდი მნიშვნელობით ლცოდვის შემდეგ ჯ ~ 1 / ლ), და ყველაზე ნაკლებად მეწამული (უფრო მცირე მნიშვნელობით ლ). სპექტრები უფრო მკაფიოა (ფერთა განცალკევების თვალსაზრისით) რაც მეტი ჭრილია ნშეიცავს ბადეს. ეს გამომდინარეობს იქიდან, რომ მაქსიმუმის ხაზოვანი ნახევრად სიგანე უკუპროპორციულია სლოტების რაოდენობასთან. ნ). დაკვირვებული დიფრაქციული სპექტრების მაქსიმალური რაოდენობა განისაზღვრება მიმართებით (3.83). ამრიგად, დიფრაქციული ბადე არღვევს კომპლექსურ გამოსხივებას ცალკეულ მონოქრომატულ კომპონენტებად, ე.ი. ახორციელებს მასზე რადიაციული ინციდენტის ჰარმონიულ ანალიზს.

დიფრაქციული ბადეების თვისება რთული გამოსხივების ჰარმონიულ კომპონენტებად დაშლისა გამოიყენება სპექტრალურ მოწყობილობებში - მოწყობილობებში, რომლებიც ემსახურებიან გამოსხივების სპექტრული შემადგენლობის შესწავლას, ე.ი. ემისიის სპექტრის მისაღებად და მისი ყველა მონოქრომატული კომპონენტის ტალღის სიგრძისა და ინტენსივობის განსაზღვრა. სპექტრული აპარატის სქემატური დიაგრამა ნაჩვენებია ნახ. 6. შესასწავლი წყაროდან შუქი ხვდება შესასვლელ ჭრილში სმოწყობილობა, რომელიც მდებარეობს კოლიმატორის ლინზების ფოკალურ სიბრტყეში ლერთი . კოლიმატორის გავლით გავლისას წარმოქმნილი სიბრტყე ტალღა ეცემა დისპერსიულ ელემენტზე დ, რომელიც გამოიყენება როგორც დიფრაქციული ბადე. დისპერსიული ელემენტის მიერ სხივების სივრცითი გამოყოფის შემდეგ გამომავალი (კამერა) მიზანი ლ 2 ქმნის შესასვლელი ჭრილის მონოქრომატულ გამოსახულებას ფოკალურ სიბრტყეში სხვადასხვა ტალღის სიგრძის გამოსხივებაში ფ. ეს გამოსახულებები (სპექტრული ხაზები) მთლიანობაში ქმნიან შესწავლილი გამოსხივების სპექტრს.

როგორც სპექტრული მოწყობილობა, დიფრაქციული ბადე ხასიათდება კუთხოვანი და წრფივი დისპერსიით, დისპერსიის თავისუფალი რეგიონით და გარჩევადობით. როგორც სპექტრული მოწყობილობა, დიფრაქციული ბადე ხასიათდება კუთხოვანი და წრფივი დისპერსიით, დისპერსიის თავისუფალი რეგიონით და გარჩევადობით.

კუთხოვანი დისპერსია დ ჯახასიათებს გადახრის კუთხის ცვლილებას ჯსხივი ტალღის სიგრძის შეცვლისას ლდა განისაზღვრება როგორც

დ ჯ= დიჯეი / დლ,

სადაც დიჯეიარის კუთხოვანი მანძილი ორ სპექტრალურ ხაზს შორის, რომლებიც განსხვავდება ტალღის სიგრძით დლ. დიფერენცირებადი თანაფარდობა დცოდვა j = მლ, ვიღებთ დ cos ჯ× ჯ¢ლ = მ, სად

დ ჯ = ჯ¢ლ = მ / დ cos ჯ.

მცირე კუთხით cos j @ 1, ასე რომ თქვენ შეგიძლიათ დააყენოთ

D j @ m / დ.

ხაზოვანი დისპერსია მოცემულია

დლ = დლ / დლ,

სადაც დლარის წრფივი მანძილი ორ სპექტრალურ ხაზს შორის, რომლებიც განსხვავდება ტალღის სიგრძით დლ.

ნახ. 3.24 აჩვენებს, რომ დლ = ვ 2 დიჯეი, სად ვ 2 - ლინზების ფოკუსური სიგრძე ლ 2. ამის გათვალისწინებით, ჩვენ ვიღებთ კუთხური და წრფივი დისპერსიების დაკავშირებას:

დლ = ვ 2 დ ჯ.

მიმდებარე ბრძანებების სპექტრები შეიძლება გადაფარდეს. მაშინ სპექტრული აპარატი უვარგისი ხდება სპექტრის შესაბამისი ნაწილის შესასწავლად. მაქსიმალური სიგანე D ლშესწავლილი გამოსხივების სპექტრულ ინტერვალს, რომელშიც მეზობელი რიგის სპექტრები ჯერ კიდევ არ არის გადახურული, ეწოდება დისპერსიის თავისუფალ რეგიონს ან სპექტრული აპარატის დისპერსიულ რეგიონს. დაე, რადიაციის ინციდენტის ტალღის სიგრძე ბადეზე იყოს ინტერვალიდან ლადრე ლ+ დ ლ. მაქსიმალური D მნიშვნელობა ლ, რომლის დროსაც სპექტრების გადახურვა ჯერ არ ხდება, შეიძლება განისაზღვროს სპექტრის მარჯვენა ბოლოს სუპერპოზიციის მდგომარეობიდან მ- ტალღის სიგრძის რიგითობა ლ+ დ ლსპექტრის მარცხენა ბოლოში

(მ+ 1) ტალღის სიგრძის რიგი ლ, ე.ი. მდგომარეობიდან

დცოდვა ჯ = მ(ლ+ დ ლ) = (მ + 1)ლ,

დ ლ = ლ / მ.

რეზოლუცია რსპექტრული ხელსაწყო ახასიათებს მოწყობილობის უნარს ცალ-ცალკე მისცეს ორი ახლო სპექტრული ხაზი და განისაზღვრება თანაფარდობით

რ = ლ / დლ,

სადაც დლარის ტალღის სიგრძის მინიმალური განსხვავება ორ სპექტრულ ხაზს შორის, რომლებშიც ეს ხაზები აღიქმება როგორც ცალკეული სპექტრული ხაზები. ღირებულება დლეწოდება ამოხსნადი სპექტრული მანძილი. ლინზის აქტიურ დიაფრაგზე დიფრაქციის გამო ლ 2, თითოეული სპექტრული ხაზი ნაჩვენებია სპექტრული აპარატის მიერ არა როგორც ხაზი, არამედ დიფრაქციის ნიმუში, რომელშიც ინტენსივობის განაწილებას აქვს sinc 2 ფუნქციის ფორმა. ვინაიდან სპექტრალური ხაზები განსხვავებულია

არ არიან თანმიმდევრული სხვადასხვა ტალღის სიგრძეზე, მაშინ ასეთი ხაზებით შექმნილი დიფრაქციის ნიმუში იქნება დიფრაქციის შაბლონების მარტივი სუპერპოზიცია თითოეული ჭრილიდან ცალ-ცალკე; შედეგად მიღებული ინტენსივობა ტოლი იქნება ორივე ხაზის ინტენსივობის ჯამის. რეილის კრიტერიუმის მიხედვით, სპექტრული ხაზები ახლო ტალღის სიგრძით ლდა ლ + დლდაშვებულად ითვლება, თუ ისინი იმ მანძილზე არიან დლრომ ერთი წრფის მთავარი დიფრაქციის მაქსიმუმი თავის პოზიციაში ემთხვევა მეორე წრფის პირველ დიფრაქციის მინიმუმს. ამ შემთხვევაში, ჩაძირვა (სიღრმე ტოლია 0.2 მე 0, სადაც მე 0 არის მაქსიმალური ინტენსივობა, იგივე ორივე სპექტრული ხაზისთვის), რაც საშუალებას აძლევს თვალს აღიქვას ასეთი სურათი, როგორც ორმაგი სპექტრალური ხაზი. წინააღმდეგ შემთხვევაში, ორი მჭიდროდ დაშორებული სპექტრული ხაზი აღიქმება, როგორც ერთი გაფართოებული ხაზი.

თანამდებობა მ- ტალღის სიგრძის შესაბამისი მთავარი დიფრაქციის მაქსიმუმი ლ, განისაზღვრება კოორდინატით

x¢მ = ვტგ j@fცოდვა ჯ = მლ ვ/ დ.

ანალოგიურად, ჩვენ ვპოულობთ პოზიციას მ- ტალღის სიგრძის შესაბამისი მაქსიმუმი ლ + დლ:

x¢¢ m = m(ლ + დლ) ვ / დ.

თუ რეილის კრიტერიუმი შესრულებულია, მანძილი ამ მაქსიმუმებს შორის იქნება

დ x = x¢¢m - x¢m= მდ ლ ფ / დ

მათი ნახევარსიგანის ტოლია d x = l f / d(აქ, როგორც ზემოთ, განვსაზღვრავთ ნახევრად სიგანეს ინტენსივობის პირველი ნულიდან). აქედან ვპოულობთ

დლ= ლ / (mN),

და, შესაბამისად, დიფრაქციული ბადეების გარჩევადობა, როგორც სპექტრული ინსტრუმენტი

ამრიგად, დიფრაქციული ბადეების გარჩევადობა პროპორციულია სლოტების რაოდენობისა ნდა სპექტრის რიგი მ. Აყენებს

m = mმაქს @d / ლ,

ჩვენ ვიღებთ მაქსიმალურ გარჩევადობას:

რმაქსიმალური = ( ლ /დლ) მაქს = მმაქს N@L/ ლ,

სადაც L = Nd- გისოსის სამუშაო ნაწილის სიგანე. როგორც ხედავთ, ნაჭრიანი ღვეზელის მაქსიმალური გარჩევადობა განისაზღვრება მხოლოდ ბადეების სამუშაო ნაწილის სიგანით და შესწავლილი გამოსხივების საშუალო ტალღის სიგრძით. იცის რ max , ჩვენ ვპოულობთ მინიმალურ ამოხსნად ტალღის სიგრძის ინტერვალს:

(დლ) მინ @l 2 / ლ.

USE კოდიფიკატორის თემები: სინათლის დიფრაქცია, დიფრაქციული ბადე.

თუ ტალღის გზაზე არის დაბრკოლება, მაშინ დიფრაქცია - ტალღის გადახრა სწორხაზოვანი გავრცელებისგან. ეს გადახრა არ მცირდება ანარეკლამდე ან გარდატეხამდე, ისევე როგორც სხივების გზის გამრუდება გარემოს გარდატეხის ინდექსის ცვლილების გამო.დიფრაქცია შედგება იმაში, რომ ტალღა მიდის დაბრკოლების კიდეს გარშემო და შედის გეომეტრიული ჩრდილის რეგიონი.

მოდით, მაგალითად, სიბრტყის ტალღა დაეცემა ეკრანზე საკმაოდ ვიწრო ჭრილით (ნახ. 1). დივერგენციული ტალღა წარმოიქმნება სლოტის გასასვლელში და ეს განსხვავება იზრდება სლოტის სიგანის შემცირებით.

ზოგადად, დიფრაქციული ფენომენი რაც უფრო ნათლად არის გამოხატული, მით უფრო მცირეა დაბრკოლება. დიფრაქცია ყველაზე მნიშვნელოვანია, როდესაც დაბრკოლების ზომა ტალღის სიგრძეზე ნაკლებია ან მიმდევარია. სწორედ ამ პირობას უნდა აკმაყოფილებდეს ნახ. ერთი.

დიფრაქცია, ისევე როგორც ჩარევა, დამახასიათებელია ყველა ტიპის ტალღისთვის - მექანიკური და ელექტრომაგნიტური. ხილული სინათლე ელექტრომაგნიტური ტალღების განსაკუთრებული შემთხვევაა; ამიტომ გასაკვირი არ არის, რომ შეიძლება დაკვირვება
სინათლის დიფრაქცია.

ასე რომ, ნახ. 2 გვიჩვენებს დიფრაქციის შაბლონს, რომელიც მიღებულია ლაზერის სხივის გავლის შედეგად 0,2 მმ დიამეტრის პატარა ხვრელში.

ჩვენ ვხედავთ, როგორც მოსალოდნელი იყო, ცენტრალურ ნათელ წერტილს; ადგილიდან ძალიან შორს არის ბნელი ადგილი - გეომეტრიული ჩრდილი. მაგრამ ცენტრალური ადგილის ირგვლივ - შუქსა და ჩრდილს შორის მკაფიო საზღვრის ნაცვლად! - არის მონაცვლეობითი ღია და მუქი რგოლები. რაც უფრო შორს არის ცენტრიდან, მსუბუქი რგოლები ნაკლებად კაშკაშა ხდება; ისინი თანდათან ქრება ჩრდილში.

ჩარევას ჰგავს, არა? ეს არის ის, რაც ის არის; ეს რგოლები არის ჩარევის მაქსიმალური და მინიმალური. რა სახის ტალღები ერევა აქ? ამ საკითხს მალე გავუმკლავდებით და ამავდროულად გავარკვევთ, რატომ შეინიშნება საერთოდ დიფრაქცია.

მაგრამ მანამდე არ შეიძლება არ აღვნიშნოთ პირველივე კლასიკური ექსპერიმენტი სინათლის ჩარევაზე - იანგის ექსპერიმენტი, რომელშიც საგრძნობლად გამოიყენებოდა დიფრაქციის ფენომენი.

იანგის გამოცდილება.

სინათლის ჩარევის ყველა ექსპერიმენტი შეიცავს ორი თანმიმდევრული სინათლის ტალღის მიღების გარკვეულ გზას. ფრენელის სარკეებთან ექსპერიმენტში, როგორც გახსოვთ, თანმიმდევრული წყარო იყო ერთი და იმავე წყაროს ორი გამოსახულება, მიღებული ორივე სარკეში.

უმარტივესი იდეა, რომელიც თავიდანვე გაჩნდა, იყო შემდეგი. მოდი, მუყაოს ნაჭერს ორი ნახვრეტი გავუკეთოთ და მზის სხივებს გავუშვათ. ეს ხვრელები იქნება თანმიმდევრული მეორადი სინათლის წყაროები, რადგან არსებობს მხოლოდ ერთი ძირითადი წყარო - მზე. ამიტომ, ეკრანზე ხვრელების გადახურვის სხივების მიდამოში, ჩვენ უნდა დავინახოთ ჩარევის ნიმუში.

ასეთი ექსპერიმენტი იუნგამდე დიდი ხნით ადრე ჩაატარა იტალიელმა მეცნიერმა ფრანჩესკო გრიმალდიმ (რომელმაც აღმოაჩინა სინათლის დიფრაქცია). თუმცა, ჩარევა არ დაფიქსირებულა. რატომ? ეს კითხვა არც თუ ისე მარტივია და მიზეზი ის არის, რომ მზე არის არა წერტილი, არამედ სინათლის გაფართოებული წყარო (მზის კუთხური ზომა არის 30 რკალი წუთი). მზის დისკი შედგება მრავალი წერტილის წყაროსგან, რომელთაგან თითოეული იძლევა ეკრანზე ჩარევის საკუთარ ნიმუშს. ეს ცალკეული სურათები ერთმანეთზე „ბუნდოვდება“ და შედეგად, ეკრანზე მიიღება გადახურვის სხივების არეალის ერთგვაროვანი განათება.

მაგრამ თუ მზე ზედმეტად "დიდია", მაშინ აუცილებელია ხელოვნურად შექმნა დააზუსტეთძირითადი წყარო. ამ მიზნით იანგის ექსპერიმენტში გამოიყენეს მცირე წინასწარი ხვრელი (ნახ. 3).

ბრინჯი. 3. იუნგის ექსპერიმენტის სქემა

პირველ ხვრელზე ბრტყელი ტალღა ეცემა, ხოლო ხვრელის უკან ჩნდება მსუბუქი კონუსი, რომელიც ფართოვდება დიფრაქციის გამო. ის აღწევს შემდეგ ორ ხვრელს, რომლებიც ხდება ორი თანმიმდევრული სინათლის კონუსის წყარო. ახლა - პირველადი წყაროს წერტილოვანი ბუნების გამო - ჩარევის ნიმუში შეინიშნება გადახურვის კონუსების რეგიონში!

თომას იანგმა ჩაატარა ეს ექსპერიმენტი, გაზომა ჩარევის ფარდების სიგანე, გამოიტანა ფორმულა და ამ ფორმულის გამოყენებით პირველად გამოთვალა ხილული სინათლის ტალღის სიგრძე. სწორედ ამიტომ გახდა ეს ექსპერიმენტი ერთ-ერთი ყველაზე ცნობილი ფიზიკის ისტორიაში.

ჰიუგენს-ფრენელის პრინციპი.

გავიხსენოთ ჰაიგენსის პრინციპის ფორმულირება: ტალღის პროცესში ჩართული თითოეული წერტილი არის მეორადი სფერული ტალღების წყარო; ეს ტალღები ვრცელდება მოცემული წერტილიდან, როგორც ცენტრიდან, ყველა მიმართულებით და გადაფარავს ერთმანეთს.

მაგრამ ჩნდება ბუნებრივი კითხვა: რას ნიშნავს „ზედადგმული“?

ჰაიგენსმა შეამცირა თავისი პრინციპი ახალი ტალღის ზედაპირის აგების წმინდა გეომეტრიულ გზაზე, როგორც სფეროების ოჯახის გარსი, რომელიც ფართოვდება საწყისი ტალღის ზედაპირის თითოეული წერტილიდან. მეორადი ჰაიგენსის ტალღები არის მათემატიკური სფეროები და არა რეალური ტალღები; მათი მთლიანი ეფექტი ვლინდება მხოლოდ კონვერტზე, ანუ ტალღის ზედაპირის ახალ პოზიციაზე.

ამ ფორმით, ჰაიგენსის პრინციპმა არ უპასუხა კითხვას, თუ რატომ არ წარმოიქმნება ტალღის გავრცელების პროცესში საპირისპირო მიმართულებით მოძრავი ტალღა. დიფრაქციული ფენომენი ასევე აუხსნელი დარჩა.

ჰიუგენსის პრინციპის მოდიფიკაცია მოხდა მხოლოდ 137 წლის შემდეგ. ავგუსტინ ფრენელმა შეცვალა ჰაიგენსის დამხმარე გეომეტრიული სფეროები რეალური ტალღებით და შესთავაზა, რომ ეს ტალღები ერევაერთად.

ჰიუგენს-ფრენელის პრინციპი. ტალღის ზედაპირის თითოეული წერტილი მეორადი სფერული ტალღების წყაროა. ყველა ეს მეორადი ტალღა თანმიმდევრულია პირველადი წყაროდან მათი წარმოშობის საერთოობის გამო (და, შესაბამისად, შეიძლება ხელი შეუშალოს ერთმანეთს); მიმდებარე სივრცეში ტალღური პროცესი მეორადი ტალღების ჩარევის შედეგია.

ფრენელის იდეამ ჰაიგენსის პრინციპი ფიზიკური მნიშვნელობით შეავსო. მეორადი ტალღები, რომლებიც ერევიან, აძლიერებენ ერთმანეთს მათი ტალღის ზედაპირის კონვერტზე "წინ" მიმართულებით, რაც უზრუნველყოფს ტალღის შემდგომ გავრცელებას. ხოლო „უკუღმა“ მიმართულებით ისინი ერევიან თავდაპირველ ტალღას, შეინიშნება ორმხრივი დემპინგი და საპირისპირო ტალღა არ ხდება.

კერძოდ, სინათლე ვრცელდება იქ, სადაც მეორადი ტალღები ერთმანეთს აძლიერებენ. ხოლო მეორადი ტალღების შესუსტების ადგილებში დავინახავთ სივრცის ბნელ უბნებს.

ჰიუგენს-ფრენელის პრინციპი გამოხატავს მნიშვნელოვან ფიზიკურ იდეას: ტალღა, რომელიც შორდება თავის წყაროს, შემდგომში „ცხოვრობს საკუთარი ცხოვრებით“ და აღარ არის დამოკიდებული ამ წყაროზე. სივრცის ახალი უბნების დაჭერით, ტალღა ვრცელდება უფრო შორს და უფრო შორს, ტალღის გავლისას სივრცის სხვადასხვა წერტილში აღგზნებული მეორადი ტალღების ჩარევის გამო.

როგორ ხსნის ჰიუგენს-ფრესნელის პრინციპი დიფრაქციის ფენომენს? რატომ ხდება, მაგალითად, დიფრაქცია ხვრელში? ფაქტია, რომ მხოლოდ პატარა მანათობელი დისკი წყვეტს ეკრანის ხვრელს ინციდენტის ტალღის უსასრულო ბრტყელი ტალღის ზედაპირიდან, ხოლო შემდგომი სინათლის ველი მიიღება მეორადი წყაროებიდან ტალღების ჩარევის შედეგად, რომლებიც აღარ მდებარეობს მთელ სიბრტყეზე. , მაგრამ მხოლოდ ამ დისკზე. ბუნებრივია, ახალი ტალღის ზედაპირები ბრტყელი აღარ იქნება; სხივების ბილიკი მოხრილია და ტალღა იწყებს გავრცელებას სხვადასხვა მიმართულებით, რომელიც არ ემთხვევა ორიგინალს. ტალღა მიდის ხვრელის კიდეებს და აღწევს გეომეტრიული ჩრდილის მიდამოში.

ამოჭრილი სინათლის დისკის სხვადასხვა წერტილიდან გამოსხივებული მეორადი ტალღები ერთმანეთს ერევა. ჩარევის შედეგი განისაზღვრება მეორადი ტალღების ფაზური სხვაობით და დამოკიდებულია სხივების გადახრის კუთხეზე. შედეგად, ხდება ინტერფერენციის მაქსიმალური და მინიმალური მონაცვლეობა - რაც ვნახეთ ნახ. 2.

ფრენელმა არა მხოლოდ შეავსა ჰაიგენსის პრინციპი მეორადი ტალღების თანმიმდევრულობისა და ჩარევის მნიშვნელოვანი იდეით, არამედ გამოიგონა მისი ცნობილი მეთოდი დიფრაქციის ამოცანების გადასაჭრელად, ე.წ. ფრენელის ზონები. ფრენელის ზონების შესწავლა სასკოლო სასწავლო გეგმაში არ შედის - მათ შესახებ უკვე უნივერსიტეტის ფიზიკის კურსზე შეიტყობთ. აქ მხოლოდ აღვნიშნავთ, რომ ფრენელმა თავისი თეორიის ფარგლებში მოახერხა გეომეტრიული ოპტიკის ჩვენი პირველივე კანონის - სინათლის სწორხაზოვანი გავრცელების კანონის ახსნა.

დიფრაქციული ბადე.

დიფრაქციული ბადე არის ოპტიკური მოწყობილობა, რომელიც საშუალებას გაძლევთ დაშალოთ შუქი სპექტრულ კომპონენტებად და გაზომოთ ტალღის სიგრძე. დიფრაქციული ბადეები გამჭვირვალე და ამრეკლავია.

ჩვენ განვიხილავთ გამჭვირვალე დიფრაქციულ ბადეს. იგი შედგება დიდი რაოდენობის სიგანის ჭრილებისგან, რომლებიც გამოყოფილია სიგანის ხარვეზებით (ნახ. 4). სინათლე მხოლოდ ბზარებში გადის; ხარვეზები არ უშვებს სინათლეს. რაოდენობას ეწოდება მედის პერიოდი.

ბრინჯი. 4. დიფრაქციული ბადე

დიფრაქციული ბადე მზადდება ეგრეთ წოდებული გამყოფი მანქანის გამოყენებით, რომელიც აღნიშნავს შუშის ან გამჭვირვალე ფირის ზედაპირს. ამ შემთხვევაში, დარტყმები აღმოჩნდება გაუმჭვირვალე ხარვეზები, ხოლო ხელუხლებელი ადგილები ბზარების როლს ასრულებს. თუ, მაგალითად, დიფრაქციული ბადე შეიცავს 100 ხაზს მილიმეტრზე, მაშინ ასეთი ბადეების პერიოდი იქნება: d= 0,01 მმ= 10 მკმ.

პირველ რიგში, ჩვენ შევხედავთ, თუ როგორ გადის მონოქრომატული სინათლე ბადეში, ანუ სინათლე მკაცრად განსაზღვრული ტალღის სიგრძით. მონოქრომატული სინათლის შესანიშნავი მაგალითია ლაზერული მაჩვენებლის სხივი, რომლის ტალღის სიგრძეა დაახლოებით 0,65 მიკრონი).

ნახ. 5 ჩვენ ვხედავთ ასეთ სხივს სტანდარტული ნაკრების ერთ-ერთ დიფრაქციულ ბადეზე. ბადეები განლაგებულია ვერტიკალურად, ეკრანზე კი პერიოდული ვერტიკალური ზოლები შეინიშნება.

როგორც უკვე მიხვდით, ეს არის ჩარევის ნიმუში. დიფრაქციული ბადე ყოფს შემხვედრ ტალღას მრავალ თანმიმდევრულ სხივებად, რომლებიც ვრცელდება ყველა მიმართულებით და ერევა ერთმანეთს. ამიტომ, ეკრანზე ვხედავთ ჩარევის მაქსიმალური და მინიმალური მონაცვლეობას - ღია და მუქი ზოლები.

დიფრაქციული ბადეების თეორია ძალიან რთულია და მთლიანობაში სცილდება სკოლის სასწავლო გეგმის ფარგლებს. თქვენ უნდა იცოდეთ მხოლოდ ყველაზე ელემენტარული რამ, რაც დაკავშირებულია ერთ ფორმულასთან; ეს ფორმულა აღწერს ეკრანის განათების მაქსიმუმის პოზიციას დიფრაქციული ბადეების უკან.

ასე რომ, მოდით, სიბრტყე მონოქრომატული ტალღა დაეცეს წერტილის მქონე დიფრაქციულ ბადეზე (ნახ. 6). ტალღის სიგრძე არის.

ბრინჯი. 6. დიფრაქცია ბადეებით

ჩარევის ნიმუშის მეტი სიცხადისთვის, შეგიძლიათ მოათავსოთ ლინზა ბადესა და ეკრანს შორის და მოათავსოთ ეკრანი ლინზის ფოკუსურ სიბრტყეში. შემდეგ სხვადასხვა ჭრილებიდან პარალელურად მომავალი მეორადი ტალღები შეიკრიბება ეკრანის ერთ წერტილში (ლინზის გვერდითი ფოკუსი). თუ ეკრანი საკმარისად შორს არის, მაშინ ობიექტივის განსაკუთრებული საჭიროება არ არის - სხივები, რომლებიც ეკრანის მოცემულ წერტილში სხვადასხვა ჭრილიდან მოდის, თითქმის ერთმანეთის პარალელურად იქნება.

განვიხილოთ მეორადი ტალღები, რომლებიც გადახრილია კუთხით, მეზობელი ჭრილებიდან გამოსულ ორ ტალღას შორის ბილიკის სხვაობა ტოლია ჰიპოტენუზას მქონე მართკუთხა სამკუთხედის პატარა ფეხის; ან, ექვივალენტურად, ეს გზა სხვაობა უდრის სამკუთხედის წვერს. მაგრამ კუთხე ტოლია კუთხის, რადგან ეს არის მწვავე კუთხეები ორმხრივი პერპენდიკულარული გვერდებით. ამიტომ, ჩვენი გზა განსხვავებაა.

ინტერფერენციის მაქსიმუმი შეინიშნება, როდესაც ბილიკის განსხვავება ტოლია ტალღის სიგრძის მთელი რიცხვის:

(1)

როდესაც ეს პირობა დაკმაყოფილდება, ყველა ტალღა, რომელიც სხვადასხვა სლოტიდან მოვიდა წერტილში, დაემატება ფაზაში და აძლიერებს ერთმანეთს. ამ შემთხვევაში, ობიექტივი არ შემოაქვს დამატებითი ბილიკის განსხვავებას - მიუხედავად იმისა, რომ სხვადასხვა სხივები გადის ლინზაში სხვადასხვა გზით. რატომ არის ასე? ჩვენ არ შევალთ ამ საკითხში, რადგან მისი განხილვა სცილდება ფიზიკაში USE-ის ფარგლებს.

ფორმულა (1) საშუალებას გაძლევთ იპოვოთ კუთხეები, რომლებიც აკონკრეტებენ მიმართულებებს მაქსიმუმამდე:

. (2)

როცა მივიღებთ ცენტრალური მაქსიმუმი, ან ნულოვანი შეკვეთის მაქსიმუმიყველა მეორადი ტალღის ბილიკების სხვაობა, რომელიც გადახრის გარეშე მოძრაობს, უდრის ნულს, ხოლო ცენტრალურ მაქსიმუმში ისინი ემატება ნულოვანი ფაზის ცვლას. ცენტრალური მაქსიმუმი არის დიფრაქციის ნიმუშის ცენტრი, მაქსიმუმთაგან ყველაზე ნათელი. ეკრანზე დიფრაქციის ნიმუში სიმეტრიულია ცენტრალურ მაქსიმუმთან მიმართებაში.

როდესაც მივიღებთ კუთხეს:

ეს კუთხე ადგენს მიმართულებას პირველი რიგის მაქსიმუმი. ორი მათგანია და ისინი განლაგებულია სიმეტრიულად ცენტრალურ მაქსიმუმთან მიმართებაში. სიკაშკაშე პირველი რიგის მაქსიმუმებში გარკვეულწილად ნაკლებია, ვიდრე ცენტრალურ მაქსიმუმში.

ანალოგიურად, ჩვენ გვაქვს კუთხე:

ის აძლევს მითითებებს მეორე რიგის მაქსიმუმი. ასევე არის ორი მათგანი და ისინი ასევე განლაგებულია სიმეტრიულად ცენტრალურ მაქსიმუმთან მიმართებაში. სიკაშკაშე მეორე რიგის მაქსიმუმებში ოდნავ ნაკლებია, ვიდრე პირველი რიგის მაქსიმუმებში.

პირველი ორი რიგის მაქსიმუმამდე მიმართულებების სავარაუდო ნიმუში ნაჩვენებია ნახ. 7.

ბრინჯი. 7. პირველი ორი ბრძანების მაქსიმა

ზოგადად, ორი სიმეტრიული მაქსიმუმი კრიგითობა განისაზღვრება კუთხით:

. (3)

როდესაც პატარაა, შესაბამისი კუთხეები ჩვეულებრივ მცირეა. მაგალითად, μm-ზე და μm-ზე, პირველი რიგის მაქსიმუმები განლაგებულია კუთხით. მაქსიმალური სიკაშკაშე კ- რიგი თანდათან მცირდება მატებასთან ერთად კ. რამდენი მაქსიმუმის დანახვა შეიძლება? ამ კითხვაზე პასუხის გაცემა მარტივია ფორმულის გამოყენებით (2). ყოველივე ამის შემდეგ, სინუსი არ შეიძლება იყოს ერთზე მეტი, ამიტომ:

იგივე რიცხვითი მონაცემების გამოყენებით, როგორც ზემოთ, მივიღებთ: . მაშასადამე, ამ გისოსისთვის მაქსიმუმის უმაღლესი შესაძლო რიგი არის 15.

კიდევ ერთხელ შეხედეთ ლეღვს. 5 . ჩვენ ვხედავთ 11 მაქსიმუმს ეკრანზე. ეს არის ცენტრალური მაქსიმუმი, ისევე როგორც პირველი, მეორე, მესამე, მეოთხე და მეხუთე ბრძანებების ორი მაქსიმუმი.

დიფრაქციული ბადე შეიძლება გამოყენებულ იქნას უცნობი ტალღის სიგრძის გასაზომად. ჩვენ მივმართავთ სინათლის სხივს ბადეზე (რომლის პერიოდიც ვიცით), გავზომოთ კუთხე პირველის მაქსიმუმამდე.
იმისათვის, ვიყენებთ ფორმულას (1) და ვიღებთ:

დიფრაქციული ბადე, როგორც სპექტრული მოწყობილობა.

ზემოთ განვიხილეთ მონოქრომატული სინათლის დიფრაქცია, რომელიც ლაზერის სხივია. ხშირად საქმე არამონოქრომატულირადიაცია. ეს არის სხვადასხვა მონოქრომატული ტალღების ნაზავი, რომლებიც ქმნიან დიაპაზონიამ გამოსხივებას. მაგალითად, თეთრი შუქი არის ტალღის სიგრძის ნაზავი მთელ ხილულ დიაპაზონში, წითელიდან იისფერამდე.

ოპტიკურ მოწყობილობას ე.წ სპექტრალური, თუ ის საშუალებას აძლევს ადამიანს დაშალოს შუქი მონოქრომატულ კომპონენტებად და ამით გამოიკვლიოს რადიაციის სპექტრული შემადგენლობა. ყველაზე მარტივი სპექტრული მოწყობილობა, რომელიც თქვენ კარგად იცით, არის მინის პრიზმა. დიფრაქციული ბადე ასევე არის სპექტრულ ინსტრუმენტებს შორის.

დავუშვათ, რომ თეთრი სინათლე ეცემა დიფრაქციულ ბადეზე. დავუბრუნდეთ ფორმულას (2) და დავფიქრდეთ, რა დასკვნების გამოტანა შეიძლება მისგან.

ცენტრალური მაქსიმუმის () პოზიცია არ არის დამოკიდებული ტალღის სიგრძეზე. დიფრაქციის ნიმუშის ცენტრში გადაიყრება ნულოვანი ბილიკის სხვაობით ყველათეთრი სინათლის მონოქრომატული კომპონენტები. ამიტომ, ცენტრალურ მაქსიმუმში ჩვენ დავინახავთ ნათელ თეთრ ზოლს.

მაგრამ რიგის მაქსიმუმების პოზიციები განისაზღვრება ტალღის სიგრძით. რაც უფრო მცირეა მით უფრო მცირეა მოცემულის კუთხე. ამიტომ, მაქსიმუმ კმე-1 რიგის, მონოქრომატული ტალღები გამოყოფილია სივრცეში: მეწამული ზოლი ყველაზე ახლოს იქნება ცენტრალურ მაქსიმუმთან, ხოლო წითელი - ყველაზე შორს.

ამიტომ, ყოველი თანმიმდევრობით, თეთრი სინათლე იშლება ბადეებით სპექტრად.
ყველა მონოქრომატული კომპონენტის პირველი რიგის მაქსიმუმი ქმნის პირველი რიგის სპექტრს; შემდეგ მოდის სპექტრები მეორე, მესამე და ასე შემდეგ ბრძანებებს. თითოეული შეკვეთის სპექტრს აქვს ფერადი ზოლის ფორმა, რომელშიც ცისარტყელას ყველა ფერია წარმოდგენილი - მეწამულიდან წითელამდე.

თეთრი სინათლის დიფრაქცია ნაჩვენებია ნახ. რვა . ჩვენ ვხედავთ თეთრ ზოლს ცენტრალურ მაქსიმუმში, ხოლო გვერდებზე - პირველი რიგის ორ სპექტრს. როგორც გადახრის კუთხე იზრდება, ზოლების ფერი იცვლება მეწამულიდან წითლად.

მაგრამ დიფრაქციული ბადე შესაძლებელს ხდის არა მხოლოდ სპექტრების დაკვირვებას, ანუ რადიაციის სპექტრული შემადგენლობის თვისებრივი ანალიზის ჩატარებას. დიფრაქციული ბადეების ყველაზე მნიშვნელოვანი უპირატესობა არის რაოდენობრივი ანალიზის შესაძლებლობა - როგორც ზემოთ აღინიშნა, მისი გამოყენება შეგვიძლია გასაზომადტალღის სიგრძე. ამ შემთხვევაში, გაზომვის პროცედურა ძალიან მარტივია: ფაქტობრივად, საქმე ეხება მიმართულების კუთხის მაქსიმალურ გაზომვას.

ბუნებაში ნაპოვნი დიფრაქციული ბადეების ბუნებრივი მაგალითებია ფრინველის ბუმბული, პეპლის ფრთები და ზღვის ნაჭუჭის დედის მარგალიტის ზედაპირი. თუ მზის შუქზე ჩახვალთ, თვალის ირგვლივ თვალისმომჭრელ ელფერს დაინახავთ.ჩვენი წამწამები ამ შემთხვევაში მოქმედებს როგორც გამჭვირვალე დიფრაქციული ბადე ნახში. 6, და რქოვანას და ლინზების ოპტიკური სისტემა მოქმედებს როგორც ლინზა.

თეთრი სინათლის სპექტრული დაშლა, რომელიც მოცემულია დიფრაქციული ბადეებით, ყველაზე ადვილი დასაკვირვებელია ჩვეულებრივი CD-ის დათვალიერებით (ნახ. 9). გამოდის, რომ დისკის ზედაპირზე არსებული ბილიკები ქმნიან ამრეკლავ დიფრაქციულ ბადეს!