Transcript

1 Yaroslavl State Pedagogical University na pinangalanan. K.D. Ushinsky Laboratory work 8 Pagpapasiya ng mga parameter ng Rowland diffraction grating Yaroslavl 010

2 Mga Nilalaman 1. Mga tanong na ihahanda para sa trabaho Teoretikal na panimula Diffraction sa pamamagitan ng slits Interference mula sa maraming slits Grating bilang isang spectral device Paglalarawan ng pag-install Pamamaraan para sa pagsasagawa ng trabaho Assignment Assignment Assignment Assignment Mga tanong sa pagsusulit

3 1. Mga tanong upang maghanda para sa trabaho Laboratory work 8. Pagtukoy ng mga parameter ng Rowland diffraction grating Layunin ng trabaho: pamilyar sa prinsipyo ng operasyon at pagpapasiya ng mga parameter ng reflective diffraction grating, pagsukat ng light wavelength gamit ito rehas na bakal. Mga instrumento at accessories: metal diffraction grating, mercury-quartz lamp, espesyal na idinisenyong makina. Panitikan: 1. Landsberg G.S. Optics, M. Science, 1976. Savelyev I.V. Physics course, vol. 3, 1971 1. Mga tanong para sa paghahanda para sa trabaho 1. Fraunhofer diffraction sa pamamagitan ng slit Design, operating principle at parameters ng diffraction grating. Rowland grid. 3. Ang grid ay parang spectral apparatus. Ang pagpapakalat at paglutas ng isang diffraction grating.. Teoretikal na panimula Ang isang diffraction grating ay isang koleksyon ng isang malaking bilang ng mga makitid na parallel slits, malapit na may pagitan sa pantay na distansya mula sa isa't isa. Ang mga slits ay maaaring ilapat sa isang opaque screen o, sa kabaligtaran, ang mga opaque grooves ay inilalapat sa isang transparent na plato (salamin). Ang pagkilos ng grating ay batay sa phenomenon ng diffraction sa pamamagitan ng slit at interference mula sa maraming slits. Bago linawin ang epekto ng grating sa kabuuan, isaalang-alang natin ang diffraction sa isang hiwa. 3

4.1. Diffraction sa pamamagitan ng slit Hayaang mangyari ang isang plane monochromatic wave sa isang screen na may makitid na walang katapusan na mahabang hiwa. Sa Fig. 1 FF 1 ay isang projection ng isang screen na may slit AB papunta sa drawing plane. Ang slit width (b) ay nasa pagkakasunud-sunod ng wavelength ng liwanag. Pinutol ng Slit AB ang bahagi ng harapan ng light wave ng insidente. Ang lahat ng mga punto ng harap na ito ay nag-o-ocillate sa parehong mga yugto at, batay sa prinsipyo ng Huygens-Fresnel, ay mga mapagkukunan ng pangalawang alon. b F A B F 1 L F A ϕ C B F 1 L O 1 O Fig..1 E O 1 Fig.. Ang mga pangalawang alon ay nagpapalaganap sa lahat ng direksyon mula (0) hanggang (± π) sa direksyon ng pagpapalaganap ng alon (Fig..1). Kung maglalagay ka ng lens sa likod ng slit, ang lahat ng sinag na kahanay sa lens ay magtatagpo sa isang punto sa focal plane ng lens. Sa puntong ito, ang interference ng pangalawang alon ay sinusunod. Ang resulta ng interference ay depende sa bilang ng mga kalahating wavelength na umaangkop sa pagkakaiba ng landas sa pagitan ng mga kaukulang beam. Isaalang-alang natin ang mga sinag na naglalakbay sa isang tiyak na anggulo ϕ patungo sa direksyon ng liwanag na alon ng insidente (Fig..). BC = δ pagkakaiba ng landas sa pagitan ng mga panlabas na sinag. Hatiin natin ang AB sa mga Fresnel zone (Ang mga fresnel zone sa kasong ito ay isang sistema ng parallel planes na patayo sa eroplano ng drawing at itinayo upang ang distansya mula sa mga gilid ng bawat zone hanggang point O 1 ay naiiba sa pamamagitan ng). Kung ang δ ay naglalaman ng pantay na bilang ng mga kalahating haba ng daluyong, pagkatapos ay sa punto O 1 magkakaroon ng pagpapahina ng light min. Kung kakaiba, ang liwanag na nakuha ay 4 E

5 . Teoretikal na panimula max. Samakatuwid, may δ = ±m min na may δ = ±(m + 1) max kung saan m = 0; 1; ;... Dahil δ = b sin ϕ (tingnan ang figure..), ang mga kundisyong ito ay maaaring isulat sa sumusunod na anyo: b sin ϕ = ±m b sin ϕ = ±(m + 1) min (.1) max (. ) Ipinapakita ng Figure 3 ang distribusyon ng light intensity sa panahon ng diffraction sa pamamagitan ng slit depende sa anggulo. Maaari itong kalkulahin gamit ang formula: I ϕ = I o sin (π b sin ϕ) (π b sin ϕ) kung saan ang I o ay ang intensity sa gitna ng diffraction pattern; I ϕ intensity sa puntong tinukoy ng halaga. I ϕ 3 b b b 0 b b 3 b sin ϕ Fig..3.. Interference mula sa maraming slits Isaalang-alang ang ilang parallel slits ng parehong lapad (b), na matatagpuan sa layo (a) mula sa isa't isa (diffraction grating) (tingnan ang Fig. .4 ). 5

6 a d b δ 1 ϕ L O Fig. 4 Ang pattern ng diffraction mula sa mga slits, tulad ng sa nakaraang kaso, ay makikita sa focal plane ng lens (L). Ngunit ang kababalaghan ay kumplikado sa pamamagitan ng katotohanan na bilang karagdagan sa diffraction mula sa bawat slit, ang pagdaragdag ng mga light vibrations ay nangyayari din sa mga beam na dumarating sa focal plane ng lens mula sa mga indibidwal na slits, i.e. nangyayari ang interference ng maraming beam. Kung ang kabuuang bilang ng mga slits ay N, kung gayon ang N beam ay nakakasagabal sa isa't isa. Ang pagkakaiba ng landas mula sa dalawang magkatabing slits ay katumbas ng δ 1 = (b+a) sin ϕ o δ 1 = d sin ϕ, kung saan ang d = a + b ay tinatawag na lattice constant. Ang pagkakaiba ng landas na ito ay tumutugma sa parehong pagkakaiba sa bahagi ψ = π δ1 sa pagitan ng mga katabing beam. Bilang resulta ng pagkagambala sa focal plane ng lens, ang mga nagreresultang oscillations ay nakuha na may isang tiyak na amplitude, na nakasalalay sa pagkakaiba ng phase. Kung ψ = mπ (na tumutugma sa pagkakaiba ng landas δ 1 = m), kung gayon ang mga amplitude ng oscillation ay nagdaragdag at ang intensity ng liwanag ay umabot sa maximum. Ang mga maxima na ito ay tinatawag na mga pangunahing dahil mayroon silang makabuluhang intensity at ang kanilang posisyon ay hindi nakasalalay sa kabuuang bilang ng mga slits. Kung ψ = m () π N (o δ1 = m N), kung gayon ang minima ng liwanag ay nabuo sa mga direksyong ito. Samakatuwid, na may interference N 6 E

7. Ang teoretikal na pagpapakilala ng mga beam ng parehong amplitude ay nagbibigay ng isang bilang ng pangunahing maxima, na tinutukoy ng kondisyon: d sinϕ = ±m (.3) kung saan m = 0;1;;... at karagdagang minima, na tinutukoy ng kundisyon: d sinϕ = ±m N (.4) kung saan m = 1;;3;... maliban sa m = 0;N;N;..., dahil sa kasong ito, ang kondisyon (.4) ay nagiging kondisyon (.3) ng pangunahing maxima. Mula sa mga kondisyon (.4) at (.3) ay malinaw na sa pagitan ng dalawang pangunahing maxima mayroong (N 1) karagdagang minimum, sa pagitan ng kung saan mayroong, ayon sa pagkakabanggit, (N) pangalawang maxima, na tinukoy ng kondisyon: d sinϕ = ±(m + 1) N ( .5) I ϕ N = sinϕ N = 3 sinϕ N = 4 sinϕ Fig..5. (nang hindi isinasaalang-alang ang diffraction sa isang slit) Habang tumataas ang bilang ng mga slits, tumataas ang bilang ng karagdagang minima, at ang pangunahing maxima ay nagiging mas makitid at mas maliwanag. Sa Fig.5 ito ay ibinigay 7

8 intensity distribution sa panahon ng interference ng ilang beams (slits). Kaya, sa ilalim ng pagkilos ng maraming slits mayroon tayo sa mga direksyon na tinutukoy ng mga kundisyon: b sinϕ = ±m min mula sa bawat slit, b sinϕ = ±(m + 1) max mula sa bawat slit, d sinϕ = ±m main maxima resulta d sinϕ = ± m N d sinϕ = ±(m + 1) N interference ng maraming beam, karagdagang minima, pangalawang maxima. Kapag pinagmamasdan ang larawan na ibinigay ng isang diffraction grating, malinaw na nakikita lamang natin ang pangunahing maxima, na pinaghihiwalay ng halos madilim na mga agwat, dahil ang pangalawang maxima ay napakahina, ang intensity ng pinakamalakas sa kanila ay hindi hihigit sa 5% ng pangunahing isa. Ang pamamahagi ng intensity sa pagitan ng indibidwal na pangunahing maxima ay hindi pareho. Depende ito sa slit diffraction intensity distribution at ang ratio sa pagitan ng (b) at (d). Sa kaso kung saan ang (b) at (d) ay magkatugma, ang ilang pangunahing maxima ay nawawala, dahil Ang mga direksyong ito ay tumutugma sa diffraction minima. Kaya, sa d = b, ang lahat ng kahit na maxima ay nawawala, na humahantong sa isang pagtaas sa mga kakaiba. Sa d = 3b, nawawala ang bawat ikatlong maximum. Ang inilarawan na kababalaghan ay inilalarawan sa Fig. 6. Ang pamamahagi ng intensity depende sa anggulo ay maaaring kalkulahin gamit ang formula: I ϕ solve. = I o sin (πbsin ϕ) sin (Nπdsin ϕ) (πbsin ϕ) sin (πbsin ϕ) kung saan ang I o ay ang intensity na nilikha ng isang hiwa sa gitna ng larawan. 8

9 . Teoretikal na panimula I 1 (ϕ) Diffraction pattern sa isang hiwa, N = 1 b b sinϕ I (ϕ x) Interference pattern, N = 4 ()()() 3 d d d d d 3 d sinϕ I(ϕ) Total intensity distribution pattern para sa rehas na bakal N = 5 at d b = 4 d Fig.6 sinϕ 9

10 3. Ang grating bilang isang parang multo na aparato Habang tumataas ang bilang ng mga slits, ang intensity ng pangunahing maxima ay tumataas, dahil ang dami ng liwanag na ipinadala ng grating ay tumataas. Ngunit ang pinaka makabuluhang pagbabago na dulot ng malaking bilang ng mga gaps ay ang pagbabago ng diffuse main maxima sa matalim, makitid na maxima. Ang talas ng maxima ay ginagawang posible na makilala ang mga malalapit na wavelength, na inilalarawan bilang hiwalay, maliwanag na mga guhit at hindi magkakapatong sa isa't isa, tulad ng kaso sa hindi malinaw na maxima na nakuha sa isa o isang maliit na bilang ng mga slits. Ang diffraction grating, tulad ng anumang spectral device, ay nailalarawan sa pamamagitan ng dispersion at resolution. Ang angular na distansya sa pagitan ng dalawang linya na naiiba sa wavelength ng 1 Å ay kinuha bilang isang sukatan ng dispersion. Kung ang dalawang linya na may pagkakaiba sa haba sa pamamagitan ng δ ay tumutugma sa isang pagkakaiba sa mga anggulo na katumbas ng δϕ, kung gayon ang sukat ng pagpapakalat ay magiging expression: D = δϕ δ = m dcos ϕ (3.6) Ang resolution ng grating ay nailalarawan sa pamamagitan ng kakayahang makilala ang pagkakaroon ng dalawang malapit na alon (lutasin ang dalawang wavelength) . Ipahiwatig natin sa pamamagitan ng pinakamababang agwat sa pagitan ng dalawang alon na maaaring malutas sa pamamagitan ng isang naibigay na diffraction grating. Ang sukatan ng resolution ng grating ay karaniwang kinukuha na ang ratio ng wavelength sa paligid kung saan ang pagsukat ay isinagawa sa tinukoy na minimum na pagitan, i.e. A =. Ang pagkalkula ay nagbibigay na: A = = mn, (3.7) kung saan ang m ay ang pagkakasunud-sunod ng spectrum, ang N ay ang kabuuang bilang ng mga grating slits. Ang mataas na resolution at dispersion ng diffraction gratings ay nakamit dahil sa malalaking halaga ng N at maliit na d (grating periods). Ang Rowland lattices ay may mga parameter na ito. Ang Rowland grating ay isang malukong metal na salamin kung saan inilalapat ang mga grooves (stroke). Maaari itong sabay na kumilos bilang isang rehas na bakal at isang collecting lens, na nagbibigay-daan sa 10

11 4. Paglalarawan ng pag-install upang makakuha ng pattern ng diffraction nang direkta sa screen. 4. Paglalarawan ng pag-install A D 1 ϕ R 4 3 B l E C Fig. 4.1 Pag-setup ng pagsukat sa Fig. 4.1 ay binubuo ng mga rigidly fixed rail (AB at BC), kung saan ang rail DE ay maaaring malayang dumausdos. Ang isang Rowland grid (1) ay nakakabit sa isang dulo ng riles. Ang grille ay naayos upang ang eroplano nito ay patayo sa DE rail. Ang pinagmumulan ng liwanag ay isang hiwa (4), na iluminado ng mercury-quartz lamp (3). Kapag ang grating ay iluminado sa direksyon ng AB, ang spectra ng iba't ibang mga order ay maaaring obserbahan. Ang distansya mula sa slit hanggang sa mga linyang pinag-aaralan sa spectrum ng mercury ay naitala sa isang sukat na minarkahan sa kawani ng BC gamit ang isang teleskopyo (). 5. Work order Gawain 1. Maging pamilyar sa paglalarawan ng trabaho at ang optical na disenyo ng device. labing-isa

12 Gawain. Tukuyin ang Rowland lattice constant. Ang lattice constant ay tinutukoy mula sa kondisyon ng pangunahing maximum: d = m sin ϕ. Mula sa diagram ng pag-install Fig. 4.1: sinϕ = l R, kung saan ang l ay ang distansya mula sa slit hanggang sa posisyon ng spectral line sa bench (BC), R ay ang haba ng staff (DE). Ang panghuling formula sa pagtatrabaho ay: d = m R l (5.8) Tinutukoy ang pare-pareho para sa tatlong linya sa spectrum ng mercury: Liwanag ng Linya Å Violet-blue Berde Dilaw 1 (pinakamalapit sa berde) Ang mga wavelength ay ipinahiwatig na mas tumpak kaysa sa ibang mga miyembro ng formula (5.8 ), kaya maaari nating ipagpalagay na = const. Haba ng riles (DE) R = (150 ± 5) mm. Kunin ang koepisyent ng pagiging maaasahan α = 3. 1 Dapat gawin ang gawain sa sumusunod na pagkakasunud-sunod: 1) i-on ang mercury-quartz lamp at painitin ito sa loob ng 5 minuto, at pagkatapos ay suriin kung ang puwang ay mahusay na naiilaw;) paglipat ng DE rail sa kahabaan ng mga riles, hanapin ito gamit ang spotting scope berdeng linya sa unang order spectrum, m = 1 (kaliwang bahagi ng bench BC), kung ang linya ay malawak, pagkatapos ay bawasan ang slit width at kumuha ng pagbabasa (l). Ang tubo ay pagkatapos ay inilipat sa kulay-lila-asul na linya (sa kaliwa ng berde sa kahabaan ng BC bench);

13 5. Work order 3) isagawa ang parehong mga sukat para sa parehong mga linya sa second-order spectrum, m = (kanang bahagi ng bench BC); ang mga sukat para sa m > ay hindi isinasagawa dahil Hindi sapat ang haba ng BC rail para dito. Sa gawaing ito, maaari nating limitahan ang ating sarili sa mga solong sukat, dahil ang kamag-anak na error sa pagtukoy (R) ay makabuluhang lumampas sa kamag-anak na error sa pagtukoy ng l (δ l = 0.5 mm sa α = 3). Ang panghuling resulta ay tinutukoy para sa lahat ng mga linya na may humigit-kumulang sa parehong katumpakan, kaya sa wakas ay maaari itong ma-average sa lahat ng mga sinusukat na linya. Ang error sa pagtukoy ng Rowland lattice constant ay tinutukoy ng formula: δd = d R δ R, (5.9) δ R = 5 mm standard error sa pagtukoy ng haba ng staff (DE). Maginhawang ilagay ang pang-eksperimentong data sa isang talahanayan ng sumusunod na anyo: Talahanayan 1 m, Å l (mm) d(mm) d avg Dilaw na Dilaw. Gawain 3. Tukuyin ang wavelength ng isa sa mga dilaw na linya. Gamit ang mga resultang nakuha sa gawain, tukuyin ang wavelength ng pangalawang dilaw na linya: Жii = d Жi l Жii mr (5.10) 13

14 kung saan nakuha ang d at lattice constant sa gawain. Ang mga halaga ng zii para sa parehong mga order (m = 1 at m =) ay pantay na tumpak, i.e. ay tinutukoy ng mga karaniwang paglihis δ d at δ R, upang mai-average ang mga ito. Ang error ay tinutukoy ng formula: Жii = (жii d avg. Ang huling resulta ay nakasulat sa form:) () δd + Жii δr R. (5.11) Жii = (жiiср ± Жii)Å, na may α = 3. Gawain 4. Tukuyin ang angular dispersion ng sala-sala Rowland. Upang matukoy ang angular dispersion ng isang diffraction grating, kailangan mong sukatin ang angular na distansya sa pagitan ng dalawang malapit na parang multo na linya. Maginhawang gumamit ng mga dilaw na linya ng mercury para dito. ay ibinigay sa teksto ng gawain. zii kunin mula sa gawain 3. D = δ ϕ δ ϕ zhi ϕ zhii zhi zii. (5.1) Dapat matukoy ang angular dispersion para sa parehong mga order (m = 1 at m =). Ihambing ang mga nakuhang halaga sa isa't isa at sa mga halagang nakuha gamit ang formula: D = m d av cos ϕ (5.13) Gaya ng itinuro ng guro, suriin ang mga error para sa mga expression (5.1) at (5.13). Gawain 5. Kalkulahin ang theoretical value ng resolution ng Rowland diffraction grating. kung saan ang N ay ang bilang ng mga linya ng grating. A = mn (5.14) 14

15 6. Mga tanong sa pagsusulit Ang halaga ng N ay tinutukoy batay sa haba ng rehas na bakal (L = 9 ± 0.1 mm) sa α = 3 at ang halaga ng pare-parehong rehas na bakal (tingnan ang gawain). Magsagawa ng mga kalkulasyon para sa parehong mga order (m = 1 at m =). Tantyahin ang laki ng error para sa pagpapahayag (5.14). 6. Mga tanong sa pagsusulit 1. Bakit dapat magkatugma ang laki ng hiwa sa haba ng daluyong? Bakit ang zeroth order ay maximum kapag ang grating ay iluminado na may puting liwanag na puti, at ang iba ay iridescent? 3. Paano nakakaapekto ang grating period sa diffraction pattern? 4. Ipakita na kapag tinutukoy ang panahon, maaaring mapabayaan ang random error. 15

East Siberian State University of Technology and Management Department of Physics Diffraction of light Lecture 4.2 Diffraction of light isang set ng phenomena na naobserbahan sa panahon ng propagation ng liwanag sa isang medium na may

Dalubhasang sentro ng pang-edukasyon at pang-agham - faculty ng Moscow State University. M.V. Lomonosov, Paaralan na pinangalanang A.N. Kolmogorov Department of Physics General physics workshop Laboratory work Pagsukat ng light wavelength sa solid

LABORATORY WORK 8- PAG-AARAL NG DIFFRACTION GRATING Layunin ng gawain: pag-aralan ang diffraction ng liwanag sa isang one-dimensional diffraction grating at matukoy ang mga katangian nito: ang panahon ng diffraction grating, angular dispersion.

Diffraction ng liwanag Lecture 4.2. Diffraction of light Ang diffraction ay isang hanay ng mga phenomena na naobserbahan sa panahon ng pagpapalaganap ng liwanag sa isang medium na may matalas na inhomogeneities (mga gilid ng screen, maliliit na butas) at nauugnay sa mga deviations

Laboratory work 3 Pagtukoy sa wavelength ng liwanag gamit ang diffraction grating LAYUNIN NG GAWAIN Pag-familiarize sa transparent na diffraction grating, pagtukoy sa mga wavelength ng spectrum ng light source (lamp

3 Layunin ng gawain: upang maging pamilyar sa reflective diffraction grating. Gawain: upang matukoy, gamit ang isang diffraction grating at isang goniometer, ang mga wavelength ng mga linya ng spectrum ng isang mercury lamp at ang angular dispersion ng mga instrumento

LABORATORY WORK 48 PAG-AARAL NG DIFFRACTION OF LIGHT SA ISANG DIFFRACTION GRATING Ang layunin ng gawain ay pag-aralan ang diffraction ng liwanag sa isang one-dimensional diffraction grating, na tinutukoy ang wavelength ng semiconductor laser radiation.

Ministry of Education ng Republic of Belarus Educational Institution "Belarusian State University of Informatics and Radio Electronics" Department of Physics LABORATORY WORK.7 PAG-AARAL NG FRAUNHOFER DIFFRACTION

Laboratory work 0 PAG-AARAL NG DIFFRATION GRATING Mga instrumento at accessories: Spectrometer, illuminator, diffraction grating na may panahon na 0.0 mm. Panimula Ang diffraction ay isang set ng mga phenomena na naobserbahan

LABORATORY WORK 6 (8) PAG-AARAL NG TRANSPARENT DIFFRACTION GRATING Layunin ng trabaho: Familiarization sa isang transparent na diffraction grating, pagtukoy sa mga wavelength ng pula at berdeng kulay, pagtukoy ng dispersion

Yaroslavl State Pedagogical University na pinangalanan. K. D. Ushinsky Laboratory work 3 Pagtukoy sa wavelength ng liwanag gamit ang Fresnel biprism Yaroslavl 2009 Mga Nilalaman 1. Mga tanong para sa paghahanda

LABORATORY WORK 47 PAG-AARAL NG DIFFRACTION IN PARALLEL RAYS (FRAUNHOFER DIFFRACTION) Ang layunin ng gawain ay upang obserbahan ang pattern ng diffraction sa panahon ng diffraction sa parallel beam sa isa at dalawang slits; kahulugan

Laboratory work 3 DETERMINATION OF WAVELENGTH USING A DIFFRACTION GRATING Mga layunin ng gawain: Pag-aaral ng diffraction grating bilang isang spectral device. Sa proseso ng trabaho kinakailangan: 1) hanapin ang mga wavelength ng parang multo

Mas mataas na institusyong pang-edukasyon ng estado "DONETSK NATIONAL TECHNICAL UNIVERSITY" ulat ng Department of Physics Laboratory 83 PAGPAPASAYA NG LIGHT WAVELENGTH GAMIT ANG DIFFRACTION GRATING

Laboratory work 20 Pagtukoy sa mga wavelength ng radiation spectrum lines gamit ang diffraction grating Layunin ng trabaho: pamilyar sa isang transparent na diffraction grating; pagtukoy ng mga wavelength ng source spectrum

Laboratory work 3.06 PAGTUKOY SA WAVELENGTH NG LIWANAG GAMIT ANG DIFFRACTION GRATING N.A. Ekonomov, Kozis E.V. Layunin ng gawain: pag-aralan ang hindi pangkaraniwang bagay ng diffraction ng mga light wave sa isang diffraction grating. Pagsasanay:

Laboratory work 3.05 FRAUNHOFER DIFFRACTION ON SLITS AND DIFFRACTION GRATINGS M.V. Kozintseva, T.Yu. Lyubeznova, A.M. Bishaev Layunin ng gawain: pag-aralan ang mga tampok ng Fraunhofer diffraction ng light waves on

Mga patnubay sa pagsasagawa ng gawaing laboratoryo 3..3 PAG-AARAL NG DIFFRACTION MULA SA SLIT IN LASER BEAMS Stepanova L.F. Wave optics: Mga patnubay para sa pagsasagawa ng laboratoryo sa physics / L.F.

Ministri ng Edukasyon at Agham ng Russian Federation Tomsk State University of Control Systems at Radioelectronics (TUSUR) Department of Physics PAG-AARAL NG LASER RADIATION DIFFRACTION SA TWO-DIMENSIONAL

Laboratory work 6 PAG-AARAL NG DIFFRACTION GRATING Ang diffraction ng liwanag ay isang phenomenon na binubuo ng deviation ng direksyon ng propagation ng light waves mula sa mga direksyon na tinutukoy ng geometric optics.

Mas mataas na institusyong pang-edukasyon ng estado "DONETSK NATIONAL TECHNICAL UNIVERSITY" ulat ng Department of Physics Laboratory 84 DETERMINATION OF THE WAVELENGTH NG LIWANAG GAMIT ANG DIFFRACTION GRATING

Laboratory work.4 Pag-aaral ng light diffraction Layunin ng gawain: Upang pag-aralan ang diffraction ng liwanag sa parallel rays. Nalutas ang mga problema sa panahon ng proseso ng trabaho:) Kumuha ng pattern ng diffraction mula sa diffraction

Trabaho 3 DIFFRACTION OF LIGHT Layunin ng gawain: pagmamasid sa phenomenon ng diffraction ng liwanag mula sa diffraction grating sa mga laser beam at isang white light source; pagsukat ng wavelength ng laser radiation. Panimula sa homogenous

Gawain sa laboratoryo 3.15. DIFFRACTION GRATING BILANG ISANG SPECTRAL DEVICE A.I. Bugrova Layunin ng gawain: Eksperimental na pagpapasiya ng panahon at angular dispersion ng isang diffraction grating bilang isang spectral device.

Laboratory work 3.07 DIFFRACTION GRATING BILANG SPECTRAL DEVICE N.A. Ekonomov, A.M. Popov. Layunin ng trabaho: pang-eksperimentong pagpapasiya ng angular na pagpapakalat ng isang diffraction grating at pagkalkula ng maximum nito

Ang pagkalkula at graphic na gawain ay nakatuon sa seksyon ng wave optics ng diffraction. Ang layunin ng gawain ay pag-aralan ang diffraction sa pamamagitan ng diffraction grating. Maikling teorya ng phenomenon ng diffraction. Ang diffraction ay isang kababalaghan na likas

Interference Diffraction Wave optics Mga pangunahing batas ng optika Batas ng rectilinear propagation ng liwanag Ang liwanag sa isang optically homogeneous medium ay nagpapalaganap nang rectilinearly Law of independence of light beams

Diffraction of light Ang diffraction ay ang paglihis ng wave propagation mula sa mga batas ng geometric optics na malapit sa mga obstacle (mga alon na baluktot sa mga obstacle). LUGAR NG GEOMETRIC SHADING Diffraction

MOSCOW STATE TECHNICAL UNIVERSITY "MAMI" Department of Physics LABORATORY WORK 3.05 Pag-aaral ng Fraunhofer diffraction mula sa isang slit Moscow 2008 1 LABORATORY WORK 3.05 Study of diffraction

Laboratory work Pag-aaral ng diffraction sa isang parallel beam ng laser radiation. Layunin ng gawain: familiarization sa diffraction ng liwanag sa isang one-dimensional diffraction grating at pagpapasiya ng wavelength ng laser radiation;

LABORATORY WORK 5 DETERMINATION OF LIGHT WAVELENGTH USING FRESNEL BIPRISMS Layunin at nilalaman ng akda Ang layunin ng gawain ay upang maging pamilyar sa phenomenon ng light interference. Ang nilalaman ng akda ay binubuo

4.. Wave optics Mga pangunahing batas at formula Ganap na refractive index ng isang homogenous na transparent na medium n = c / υ, kung saan ang c ay ang bilis ng liwanag sa isang vacuum, at ang υ ay ang bilis ng liwanag sa isang medium, ang halaga nito ay depende

Diffraction Diffraction. Prinsipyo ng Huygens-Fresnel. Paraan ng Fresnel zone. Diffraction sa pamamagitan ng isang bilog na butas at isang disk. Slit diffraction. Diffraction grating. X-ray diffraction sa isang kristal. Permissive

Yaroslavl State Pedagogical University na pinangalanan. K.D. Ushinsky Laboratory of Optics V.K. Mukhin Laboratory work 6 Fresnel diffraction sa isang round hole Yaroslavl 013 Mga Nilalaman Literatura:...

Optics Wave optics Mga instrumentong parang multo. Diffraction grating Ang nakikitang liwanag ay binubuo ng mga monochromatic wave na may iba't ibang wavelength. Sa radiation mula sa mga pinainit na katawan (filament ng lamp na maliwanag na maliwanag)

Laboratory work 5a Pagtukoy sa wavelength ng liwanag gamit ang diffraction grating. Layunin ng gawain: pag-aralan ang phenomenon ng light diffraction at gamitin ang phenomenon na ito upang matukoy ang wavelength ng liwanag.

Trabaho 25a PAG-AARAL NG PHENOMENA DAHIL SA DIFFRACTION Layunin ng gawain: pagmamasid sa diffraction ng liwanag sa isang diffraction grating, pagtukoy sa panahon ng diffraction grating at ang transmission region ng light filters Kagamitan:

Mga halimbawa ng paglutas ng problema Halimbawa Ang liwanag ng wavelength ay karaniwang nangyayari sa isang mahabang parihabang hiwa ng lapad b Hanapin ang angular na distribusyon ng intensity ng liwanag sa panahon ng Fraunhofer diffraction at gayundin ang angular na posisyon

LABORATORY WORK 272 PAGTUKOY SA WAVELENGTH NG MONOCHROMATIC LIGHT GAMIT ANG DIFFRACTION GRATING 1. Layunin ng gawain: pagtukoy ng wavelength ng laser light gamit ang diffraction grating. 2. Teoretikal

MINISTERYO NG EDUKASYON AT AGHAM NG RUSSIAN FEDERATION Ang institusyong pang-edukasyon ng badyet ng pederal na estado ng mas mataas na propesyonal na edukasyon " ARCHITECTURAL AND CONSTRUCTION NG ESTADO NG TYUMEN

Ministri ng Edukasyon ng Russian Federation Tomsk Polytechnic University Kagawaran ng Theoretical at Experimental Physics "INAPRUBAHAN" Dean ng UNMF I.P. Mga Alituntunin sa Chernov 00 DIFFRACTION

Diffraction grating. Pagsusulit. Ang pangunahing diffraction maxima ng grating. Ang isang diffraction grating ay maaaring gumana sa parehong sinasalamin na liwanag at ipinadala na liwanag. Isaalang-alang natin ang isang transmission grating.

MSTU im. N.E. Bauman, Departamento ng Physics A.S. Chuev, Yu.V. Gerasimov COMPUTER LABORATORY WORK O-84 PAG-AARAL NG PENOMENA NG PAGKAKAgambala AT DIFFRACTION SA HALIMBAWA NG DIFFRACTION GRATING Layunin ng gawain: panimula

PHYSICS, part 3 INDIVIDUAL TASK 1-4 Option 1 1. Ang isang sinag ng monochromatic light na may wavelength na 500 nm ay karaniwang nangyayari sa isang slit na 0.1 mm ang lapad. Ang pattern ng diffraction ay sinusunod sa isang screen na matatagpuan

AT TUNGKOL SA. Zaplatina Yu.L. Chepelev DETERMINATION OF THE WAVELENGTH OF RADIATION OF A LASER POINTER NG DIFFRACTION METHOD Ekaterinburg 2013 MINISTRY OF EDUCATORS OF THE RUSSIAN FEDERAL GBOU HPE "URAL STATE FORESTRY UNIVERSITY"

0050. Diffraction ng laser radiation Layunin ng trabaho: Pagpapasiya ng slit width at pare-pareho ng diffraction gratings mula sa mga pattern ng diffraction sa observation screen Mga kinakailangang kagamitan: Modular training complex

3. DIFFRACTION OF LIGHT Ang diffraction ay isang set ng phenomena na naobserbahan sa panahon ng pagpapalaganap ng liwanag sa isang medium na may matalas na inhomogeneities at nauugnay sa mga deviations mula sa mga batas ng geometric optics. Diffraction,

FEDERAL AGENCY FOR EDUCATION STATE EDUCATIONAL INSTITUTION OF HIGHER PROFESSIONAL EDUCATION MOSCOW STATE UNIVERSITY OF DESIGN AND TECHNOLOGY NOVOSIBIRSK TECHNOLOGICAL

GAWAIN 3 Diffraction sa pamamagitan ng double slit at ilang slits Layunin ng trabaho: Kapag nag-aaral ng diffraction sa pamamagitan ng dalawang slits, siyasatin ang dependence ng intensity distribution ng pangalawang waves sa screen sa lapad ng slits at

LABORATORY WORK 3.3 PAGTUKOY NG WAVELENGTH NG LIWANAG GAMIT ANG DIFFRACTION GRATING 1. Layunin ng gawain Ang layunin ng gawaing ito ay pag-aralan ang phenomenon ng light diffraction gamit ang halimbawa ng diffraction grating at

1 Paksa: Mga katangian ng alon ng liwanag: diffraction Ang diffraction ay ang kababalaghan ng pagyuko ng mga alon sa paligid ng mga hadlang na nakatagpo sa kanilang landas, o sa isang mas malawak na kahulugan, anumang paglihis sa pagpapalaganap ng mga alon malapit sa

Trabaho 5. PAG-AARAL NG DIFFRACTION OF LIGHT SA ISANG SINGLE SLIT AT A DIFFRACTION GRATING Layunin ng gawain: 1) pagmamasid sa Fraunhofer diffraction pattern mula sa isang slit at isang diffraction grating sa monochromatic na liwanag;

Ang problema ay nangangailangan ng pagtatantya ng error! 1 Panimula Sa optika, ang diffraction ay isang phenomenon na nagpapakita ng sarili bilang mga paglihis sa pag-uugali ng light radiation mula sa mga batas ng geometric optics. Posible ito salamat sa

Mga katangian ng alon ng liwanag Ang likas na katangian ng liwanag ay dalawahan (dualistic). Nangangahulugan ito na ang liwanag ay nagpapakita ng sarili bilang isang electromagnetic wave at bilang isang stream ng mga partikulo ng photon. Enerhiya ng photon ε: kung saan ang h ay pare-pareho ng Planck,

PRACTICUM ON PHYSICAL OPTICS PAG-AARAL NG PHASE DIFFRACTION GRATING Paglalarawan ng gawaing laboratoryo 5.2 sa physical optics Novosibirsk 1998 2 MINISTRY OF GENERAL AND PROFESSIONAL EDUCATION OF THE RUSSIAN

GAWAIN SA LABORATORY 5. PAGTUKOY SA RADIUS NG CURVATURE NG ISANG LENS SA PAMAMAGITAN NG MGA SINGSING NI NEWTON. Layunin at nilalaman ng akda Ang layunin ng akda ay maging pamilyar sa hindi pangkaraniwang bagay ng interference sa manipis na mga layer. Ang nilalaman ng akda ay

3 Layunin ng gawain: pag-aralan ang impluwensya ng lapad ng isang makitid na hiwa sa hitsura ng pattern ng diffraction kapag sinusunod sa laser light. Gawain: i-calibrate ang isang slit ng adjustable width gamit ang posisyon ng diffraction minima

Laboratory work 5 Diffraction ng laser light sa pamamagitan ng diffraction grating. Pagpapasiya ng mga parameter ng iba't ibang diffraction gratings. Ang isang diffraction grating ay maaaring tawaging anumang periodic o malapit sa

Mga tanong para sa pagsusulit 1 “Optics” 1. Ilista ang mga batas ng pagmuni-muni ng liwanag. Paano, sa prinsipyo, upang makakuha ng isang imahe sa isang plane mirror? 2. Ilista ang mga batas ng light refraction. 3. Paano natin maipapaliwanag ang katotohanan ng light refraction?

Ministri ng Edukasyon at Agham ng Russian Federation Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Professional Education "Pacific State University"

16. Prinsipyo ng Huygens-Fresnel Mula sa geometric na optika ay kilala na ang isang alon ay kumakalat sa espasyo nang rectilinearly. Kung ang isang balakid ay nakatagpo sa landas ng alon, pagkatapos ay sa likod ng balakid a

Diffraction ng liwanag 1. Huygens Fresnel prinsipyo. Paraan ng Fresnel zone. 2. Diffraction sa pamamagitan ng isang bilog na butas, disk (Fresnel diffraction). 3. Diffraction ng parallel rays (Fraunhofer diffraction): a) diffraction sa pamamagitan ng slit

MINISTRY OF EDUCATION AND SCIENCE OF THE RUSSIAN FEDERATION KAZAN STATE ARCHITECTURAL AND ENGINEERING UNIVERSITY Department of Physics METHODOLOGICAL INSTRUCTIONS PARA SA LABORATORY WORK SA PHYSICS para sa mga mag-aaral

Laboratory work 43 b Pag-aaral ng light diffraction sa isang diffraction grating Ang gawaing laboratoryo ay binuo ng mga sumusunod na guro ng Department of Physics ng Moscow State University: - graduate student Usatov I.I., associate professor. Tsargorodtsev Yu.P.

LECTURE 12 DIFFRACTION OF LIGHT Ang phenomenon ng diffraction ng liwanag. Prinsipyo ng Huygens Fresnel Fresnel zone. Fresnel diffraction sa pamamagitan ng isang pabilog na butas. Fraunhofer diffraction sa pamamagitan ng slit 1. Ang phenomenon ng wave diffraction Diffraction (mula sa lat.

Ministri ng Edukasyon at Agham ng Russian Federation Tomsk State University of Control Systems and Radioelectronics (TUSUR) Department of Physics PAG-AARAL NG LASER RADIATION INTERFERENCE Pamamahala

Pag-aaral ng light diffraction Lipovskaya M.Yu., Yashin Yu.P. Panimula. Ang liwanag ay maaaring magpakita mismo bilang isang alon o bilang isang stream ng mga particle, na tinatawag na particle-wave duality. Panghihimasok at

Panghihimasok ng mga light wave Ang interference ay nangyayari kapag ang mga alon na nilikha ng dalawa o higit pang mga pinagmumulan ay nag-o-oscillating sa parehong mga frequency at ilang pare-pareho ang pagkakaiba ng phase ay nakapatong

Laboratory work 5. Diffraction ng laser light sa pamamagitan ng diffraction grating. Pagpapasiya ng mga parameter ng iba't ibang diffraction gratings. Η I. Eskin, I.S. Ang paglalarawan at pamamaraan ng Petrukhin para sa pagsasagawa ng mga eksperimento ay inihanda

Ministri ng Edukasyon at Agham ng Russian Federation Federal Agency for Education Russian State University of Oil and Gas na pinangalanan. SILA. Gubkin Department of Physics http://physics.gubkin.ru LABORATORY WORK

DIFFRACTION GRATING- sa mata isang elemento na isang koleksyon ng isang malaking bilang ng mga regular na spaced stroke (mga grooves, slots, protrusions) na inilapat sa isang paraan o iba pa sa isang flat o concave optical lens. ibabaw. D. r. ginagamit sa mga spectral na instrumento bilang isang dispersing system para sa spatial decomposition ng el-magn. sa spectrum. Ang harap ng isang insidente ng light wave sa isang laser ay pinaghiwa-hiwalay ng mga streak nito sa magkahiwalay na mga beam, na, nang dumaan sa mga streak, ay nakakasagabal (tingnan ang Fig. Panghihimasok ng liwanag), na bumubuo ng nagresultang spatial distribution ng light intensity - ang emission spectrum.

Mayroong mapanimdim at transparent na D. r. Sa una, ang mga stroke ay inilalapat sa isang salamin (metal) na ibabaw, at ang nagresultang pattern ng interference ay nabuo sa liwanag na makikita mula sa rehas na bakal. Sa pangalawa, ang mga stroke ay inilalapat sa isang transparent (salamin) na ibabaw, at. ang larawan ay nabuo sa ipinadalang liwanag.

Kung ang mga stroke ay inilapat sa isang patag na ibabaw, pagkatapos ay tulad D. r. tinawag patag, kung malukong - malukong. Ang mga modernong spectral na instrumento ay gumagamit ng parehong flat at malukong D. r., Ch. arr. mapanimdim.

Flat reflective D. R., ginawa gamit ang espesyal Ang paghahati ng mga makina na may pamutol ng brilyante ay may tuwid, mahigpit na parallel at equidistant stroke ng parehong hugis, ang mga gilid ay tinutukoy ng profile ng cutting edge ng diamond cutter. Ang nasabing D. r. kumakatawan sa isang pana-panahon istraktura na may post. distansya d sa pagitan ng mga stroke (Larawan 1), na tinatawag na. panahon D. r. Mayroong amplitude at phase D. r. Para sa nauna, pana-panahong nagbabago ang koepisyent. reflection o transmission, na nagiging sanhi ng pagbabago sa amplitude ng incident light wave (tulad ng sala-sala ng mga slits sa isang opaque na screen). Sa yugto D. r. ibinibigay ang mga espesyal na ugnayan. isang anyo na pana-panahong nagbabago sa yugto ng liwanag na alon.

kanin. 1. Scheme ng one-dimensional periodic structure ng flat diffraction grating (highly enlarged): d - grating period; W ay ang haba ng sinulid na bahagi ng rehas na bakal.

kanin. 2. Diagram na naglalarawan ng prinsipyo ng pagpapatakbo ng isang diffraction grating: a- phase reflective, b- puwang ng amplitude.

kanin. 3. Interference function ng isang diffraction grating.

Kung sa isang flat D.r. bumagsak ang isang magkatulad na sinag ng liwanag, ang axis nito ay nasa isang eroplano na patayo sa mga linya ng rehas na bakal, pagkatapos, tulad ng ipinapakita ng mga kalkulasyon, ang resulta ay ang resulta ng interference ng magkakaugnay na mga beam mula sa lahat. N grating stroke, ang spatial (sa mga sulok) na pamamahagi ng light intensity (sa parehong eroplano) ay maaaring katawanin bilang isang produkto ng dalawang function: . Function Jg tinutukoy ng diffraction ng liwanag sa bahagi. stroke, pag-andar J N dulot ng panghihimasok N magkakaugnay na beam na nagmumula sa mga grating stroke, at konektado sa periodic. istraktura ng D. r. Function J N para sa isang naibigay na wavelength ay tinutukoy ng panahon ng rehas na bakal d, ang kabuuang bilang ng mga linya ng rehas na bakal N at ang mga anggulo na nabuo sa pamamagitan ng insidente (anggulo) at diffracted (anggulo) beam na may normal sa rehas na bakal (Larawan 2), ngunit hindi nakadepende sa hugis ng mga linya. Mayroon itong anyo , kung saan , - sa pagitan ng magkakaugnay na parallel beam na papunta sa isang anggulo mula sa mga katabing stroke ng D.R.: =AB+AC(tingnan ang Fig. 2, A- para sa phase reflective D. r., 2, b- para sa isang amplitude slot grid). Function J N- panaka-nakang function na may matalim matinding hl. maxima at maliit na pangalawang maxima (Larawan 3, A). Sa pagitan ng kalapit na ch. matatagpuan sa maxima N-2 pangalawang maxima at N-1 minima, kung saan ang intensity ay zero. Probisyon ng Ch. ang maxima ay tinutukoy mula sa kondisyon o , Saan m=0, 1, 2, ... - integer. saan

ibig sabihin, Ch. Ang maxima ay nabuo sa mga direksyon kapag ang pagkakaiba ng landas sa pagitan ng mga katabing magkakaugnay na beam ay katumbas ng isang integer na bilang ng mga wavelength. Ang intensity ng lahat ng pangunahing maxima ay pareho at pantay , ang intensity ng pangalawang maxima ay maliit at hindi lalampas mula sa .

Ang relasyon, na tinatawag na grating equation, ay nagpapakita na para sa isang naibigay na anggulo ng saklaw, ang mga direksyon sa pangunahing maximum ay nakasalalay sa haba ng daluyong, i.e. ; samakatuwid, D. r. spatially (sa mga sulok) decomposes ang radiation. mga wavelength. Kung diffracting. Ang radiation na nagmumula sa grating ay nakadirekta sa lens, pagkatapos ay isang spectrum ay nabuo sa focal plane nito. Sa kasong ito, ang ilan ay nabuo nang sabay-sabay. spectra sa bawat halaga ng numero , at ang halaga T tinutukoy ang pagkakasunud-sunod ng spectrum. Sa m=0 (zero order ng spectrum), ang spectrum ay hindi nabuo, dahil ang kundisyon ay nasiyahan para sa lahat ng wavelength (ang pangunahing maxima para sa lahat ng wavelength ay nag-tutugma). Mula sa huling kondisyon sa t=0 kasunod din yan , ibig sabihin, na ang direksyon sa zero-order maximum ay tinutukoy ng specular reflection mula sa grating plane (Fig. 4); ang insidente at diffracted beams ng zero order ay matatagpuan simetrikal na may kaugnayan sa normal sa grating. Sa magkabilang panig ng direksyon sa zero-order maximum mayroong maxima at spectra m=1, m=2 at iba pa.

Pangalawang function Jg, na nakakaapekto sa nagresultang pamamahagi ng intensity sa spectrum, ay dahil sa diffraction ng liwanag sa bahagi. stroke; depende ito sa dami , at gayundin sa hugis ng stroke - ang profile nito. Pagkalkula na isinasaalang-alang Prinsipyo ng Huygens-Fresnel, ay nagbibigay para sa function Jg pagpapahayag

nasaan ang amplitude ng wave ng insidente, - ; ,, X At sa- mga coordinate ng mga puntos sa stroke profile. Ang pagsasama ay isinasagawa sa ibabaw ng profile ng stroke. Para sa espesyal na kaso ng isang flat amplitude D. r., na binubuo ng mga makitid na slits sa isang opaque na screen (Fig. 2, b)o makitid na reflective stripes sa eroplano, kung saan , A- ang lapad ng mga slits (o reflective stripes), at kumakatawan sa diffraction. pamamahagi ng intensity sa panahon ng diffraction ng Fraunhofer sa pamamagitan ng lapad ng slit A(cm. Diffraction ng liwanag). Ang hitsura nito ay ipinapakita sa Fig. 3(b). Direksyon sa gitna ch. diffraction maximum na pag-andar Jg tinutukoy mula sa kondisyon u=0 o , kung saan, ibig sabihin, ang direksyong ito ay tinutukoy ng specular na pagmuni-muni mula sa eroplano ng d.r., at, samakatuwid, ang direksyon sa gitna ng diffraction. ang maximum ay tumutugma sa direksyon sa zero - achromatic - order ng spectrum. Samakatuwid, ang max. ang halaga ng produkto ng parehong mga function, at samakatuwid ang max. ang intensity ay nasa zero order spectrum. Ang intensity sa spectra ng iba pang mga order ( m 0) ay katumbas na mas mababa kaysa sa intensity sa zero order (na kung saan ay schematically depicted sa Fig. 3, V). Ito ay hindi kumikita kapag gumagamit ng amplitude D. r. sa parang multo na mga aparato, dahil ang karamihan sa mga insidente ng liwanag na enerhiya sa laser ay nakadirekta sa zeroth order ng spectrum, kung saan walang spectral decomposition, habang ang intensity ng spectra ng iba at maging ang mga unang order ay maliit.

Kung ang mga hampas ni D. r. magbigay ng isang tatsulok na asymmetrical na hugis, kung gayon ang naturang phase grating ay may function Jg mayroon ding diffraction. pamamahagi, ngunit may argumento At, depende sa anggulo ng pagkahilig mga gilid ng stroke (Larawan 2, A). Sa kasong ito, ang direksyon sa gitna ng diffraction Ang maximum ay tinutukoy ng specular reflection ng incident beam hindi mula sa eroplano ng d.r., ngunit mula sa gilid ng stroke. Sa pamamagitan ng pagbabago ng anggulo ng pagkahilig ng gilid ng stroke, maaari mong ihanay ang gitna ng pattern ng diffraction. maximum na pag-andar Jg sa anumang panghihimasok ch. maximum na function J N anumang order m 0, kadalasan m=1 (Larawan 3, G) o m=2. Ang kundisyon para sa gayong kumbinasyon ay ang mga anggulo at dapat magkasabay na masiyahan ang mga relasyon at . Sa ilalim ng mga kundisyong ito, ang spectrum ng isang ibinigay na order T 0 ay magkakaroon ng max. intensity, at ang ipinahiwatig na mga ratio ay nagpapahintulot sa amin na matukoy ang kinakailangang halaga para sa mga ibinigay. Phase D. r. na may isang triangular na profile ng linya, na tumutuon sa karamihan (hanggang 80%) ng insidente ng light flux sa grating sa isang non-zero order spectrum, na tinatawag. mga echelette. Ang anggulo kung saan nangyayari ang tinukoy na konsentrasyon ng insidente ng liwanag na pagkilos ng bagay sa spectrum ay tinatawag. anggulo ng liwanag D. r.

Basic spectroscopic mga katangian ng D. r - angular dispersion, resolution at dispersion area - ay tinutukoy lamang ng mga katangian ng function J N. nauugnay sa pana-panahon istraktura ng linya ng D., at hindi nakasalalay sa hugis ng stroke.

anggulo pagpapakalat, na nagpapakilala sa antas ng spatial (angular) na paghihiwalay ng mga sinag na may iba't ibang mga wavelength, para sa D. r. nakuha sa pamamagitan ng pagkakaiba-iba; pagkatapos , mula sa kung saan ito ay sumusunod na kapag nagtatrabaho sa isang ibinigay na pagkakasunud-sunod ng spectrum T magnitude mas malaki mas maliit ang panahon ng rehas na bakal. Bilang karagdagan, ang halaga ay tumataas sa pagtaas ng anggulo ng diffraction. Gayunpaman, sa kaso ng isang amplitude grating, ang pagtaas sa anggulo ay humahantong sa pagbawas sa intensity ng spectrum. Sa kasong ito, posible na lumikha ng isang profile ng linya upang ang konsentrasyon ng enerhiya sa spectrum ay magaganap sa malalaking anggulo j, at samakatuwid posible na lumikha ng mga high-aperture na spectral na aparato na may malaking anggulo. pagpapakalat.

Teoretikal na resolusyon ng D. r. , kung saan - min. pagkakaiba sa wavelength ng dalawang monochromatic mga linya ng pantay na intensity, na maaari pa ring makilala sa spectrum. Tulad ng anumang spectral na aparato, R D. r. tinutukoy ng spectral width function ng hardware, gupitin sa kaso ng D. r. ay ang pangunahing maxima ng function J N. Ang pagkakaroon ng pagtukoy sa parang multo na lapad ng maxima na ito, makakakuha tayo ng mga expression para sa R sa anyo kung saan W=Nd- ang buong haba ng may kulay na bahagi ng D. r. (Larawan 1). Mula sa expression para sa R sumusunod na sa mga ibinigay na anggulo ang halaga R maaaring madagdagan lamang sa pamamagitan ng pagtaas ng laki ng D. r. W. Magnitude R tumataas sa pagtaas ng anggulo ng diffraction, ngunit mas mabagal kaysa sa pagtaas. Ang expression para sa A ay maaari ding kinakatawan bilang , Saan - buong lapad ng parallel diffracter. sinag na nagmumula sa D. r. sa isang anggulo.

Ang dispersion region ng D. r ay ang halaga ng spectral interval, kung saan ang spectrum ng isang naibigay na order T ay hindi nagsasapawan sa spectra ng mga kalapit na order at, samakatuwid, mayroong isang hindi malabo na relasyon sa pagitan ng anggulo ng diffraction. ay tinutukoy mula sa kondisyon kung saan . Para sa m=1, ibig sabihin, ang dispersion region ay sumasaklaw sa pagitan ng isang octave, halimbawa. ang buong nakikitang rehiyon ng spectrum mula 800 hanggang 400 nm. Ang expression para sa ay maaari ding ipakita sa form , kung saan sumusunod na ang mas maliit ang halaga, mas malaki d, at depende sa anggulo, bumababa (hindi katulad at R) na may pagtaas .

Mula sa mga expression para sa at ang kaugnayan ay maaaring makuha. Para kay D. r. ang pagkakaiba sa pagitan ng mga ito ay napakalaki, dahil ang modernong D. r. kabuuang bilang ng mga stroke N malaki ( N~ 10 5 at higit pa).

Malukong D. r. Sa malukong D. r. ang mga stroke ay inilalapat sa isang malukong (karaniwan ay spherical) na ibabaw ng salamin. Ang ganitong mga grating ay nagsisilbing parehong dispersing at focusing system, ibig sabihin, hindi nila kailangan ang paggamit ng input at output collimator lens o salamin sa mga spectral na instrumento, hindi tulad ng flat gratings. Sa kasong ito, ang pinagmumulan ng liwanag (entrance slit S 1) at ang spectrum ay lumabas na matatagpuan sa isang bilog na tangent sa sala-sala sa tuktok nito, ang diameter ng bilog ay katumbas ng radius ng curvature R spherical ibabaw D. r. (Larawan 5). Ang bilog na ito ay tinatawag na sa paligid ng Rowland. Sa kaso ng isang malukong D. r. mula sa isang pinagmumulan ng liwanag (slit), isang diverging beam ng liwanag ang bumabagsak sa rehas na bakal, at pagkatapos ng diffraction sa mga streak at interference ng magkakaugnay na mga beam, ang nagreresultang mga light wave ay nabuo, na nagtatagpo sa bilog ni Rowland, kung saan matatagpuan ang interference. maxima, ibig sabihin, spectrum. Ang mga anggulo na nabuo ng axial ray ng insidente at diffracted beam na may axis ng globo ay nauugnay sa kaugnayan. Marami rin ang nabuo dito. naiiba ang spectra. mga order na matatagpuan sa Rowland circle, na siyang linya ng dispersion. Dahil ang equation ng sala-sala para sa isang malukong D. r. kapareho ng para sa flat, pagkatapos ay ang mga expression para sa spectroscopic. katangian - ang. dispersion, resolution at dispersion region - lumabas na pareho para sa parehong uri ng gratings. Ang mga expression para sa mga linear na pagpapakalat ng mga sala-sala na ito ay naiiba (tingnan. Mga aparatong parang multo).

kanin. 5. Scheme ng pagbuo ng spectra sa pamamagitan ng concave diffraction grating sa isang Rowland circle.

Ang mga malukong radiator, hindi tulad ng mga flat, ay mayroon astigmatism, na nagpapakita ng sarili sa katotohanan na ang bawat punto ng pinagmulan (slit) ay kinakatawan ng isang grating hindi sa anyo ng isang punto, ngunit sa anyo ng isang segment na patayo sa Rowland circle (sa dispersion line), ibig sabihin, nakadirekta sa kahabaan ng parang multo na mga linya, na humahantong sa . pagbaba sa intensity ng spectrum. Ang pagkakaroon ng astigmatism ay pumipigil din sa paggamit ng agnas. photometric mga device. Maaaring alisin ang astigmatism kung ang mga stroke ay inilapat sa aspherical, hal. isang toroidal concave surface o gupitin sa isang sala-sala na hindi katumbas ng distansya, ngunit may mga distansya sa pagitan ng mga stroke na nag-iiba ayon sa isang partikular na batas. Ngunit ang paggawa ng naturang mga rehas na bakal ay nauugnay sa malaking kahirapan;

Topograpiko D. R. Noong 1970s Isang bago, holographic na paraan para sa pagmamanupaktura ng parehong flat at concave DRs ay binuo, at sa huli, ang astigmatism ay maaaring alisin, ibig sabihin. mga lugar ng spectrum. Sa pamamaraang ito, isang flat o malukong spherical. substrate na pinahiran ng isang espesyal na layer. photosensitive na materyal - photoresist, ay iluminado ng dalawang beam ng magkakaugnay na radiation ng laser (na may haba ng daluyong) sa lugar ng intersection kung saan nabuo ang isang nakatigil na interference. isang larawan na may cosine intensity distribution (tingnan. Panghihimasok ng liwanag), pagpapalit ng photoresist na materyal alinsunod sa pagbabago ng intensity sa larawan. Pagkatapos ng naaangkop na pagproseso ng nakalantad na layer ng photoresist at paglalapat ng isang reflective coating dito, isang holographic na imahe ang nakuha. phase sumasalamin. isang rehas na may cosine na hugis ng linya, ibig sabihin, hindi ito isang echelette at samakatuwid ay may mas mababang ratio ng aperture. Kung ang pag-iilaw ay ginawa ng mga parallel beam na bumubuo ng isang anggulo sa isa't isa (Larawan 6), at ang substrate ay flat, pagkatapos ay isang flat, equidistant holographic na imahe ay nakuha. D. r. may period, may spherical substrate - malukong holographic. D. r., na katumbas sa mga katangian nito sa isang conventional rifled concave lattice. Kapag naiilaw, spherical. substrate na may dalawang diverging beam mula sa mga mapagkukunan na matatagpuan sa Rowland circle, isang holographic na resulta ang nakuha. D. r. na may curvilinear at non-equidistant strokes, ang mga gilid ay walang astigmatism, ibig sabihin. mga lugar ng spectrum.

Diffraction grating

Napakalaking reflective diffraction grating.

Diffraction grating- isang optical device na gumagana sa prinsipyo ng light diffraction, ay isang koleksyon ng isang malaking bilang ng mga regular na spaced stroke (slots, protrusions) na inilapat sa isang tiyak na ibabaw. Ang unang paglalarawan ng kababalaghan ay ginawa ni James Gregory, na gumamit ng mga balahibo ng ibon bilang isang sala-sala.

Mga uri ng gratings

• Mapanindigan: Ang mga stroke ay inilalapat sa isang salamin (metal) na ibabaw, at ang pagmamasid ay isinasagawa sa masasalamin na liwanag
• Transparent: Ang mga stroke ay inilalapat sa isang transparent na ibabaw (o pinutol sa anyo ng mga slits sa isang opaque na screen), ang pagmamasid ay isinasagawa sa ipinadalang liwanag.

Paglalarawan ng phenomenon

Ito ang hitsura ng liwanag mula sa isang maliwanag na maliwanag na flashlight kapag ito ay dumaan sa isang transparent na diffraction grating. Zero maximum ( m=0) ay tumutugma sa liwanag na dumadaan sa grating nang walang paglihis. Dahil sa pagpapakalat ng sala-sala sa una ( m=±1) sa maximum, ang isa ay maaaring obserbahan ang agnas ng liwanag sa isang spectrum. Ang anggulo ng pagpapalihis ay tumataas nang may wavelength (mula sa violet hanggang pula)

Ang harap ng liwanag na alon ay nahahati ng mga grating bar sa magkahiwalay na mga sinag ng magkakaugnay na liwanag. Ang mga beam na ito ay sumasailalim sa diffraction ng mga streak at nakakasagabal sa isa't isa. Dahil ang bawat wavelength ay may sariling diffraction angle, ang puting liwanag ay nabubulok sa isang spectrum.

Mga pormula

Ang distansya kung saan inuulit ang mga linya sa grating ay tinatawag na panahon ng diffraction grating. Itinalaga sa pamamagitan ng sulat d.

Kung alam ang bilang ng mga stroke ( N), bawat 1 mm ng rehas na bakal, pagkatapos ay ang panahon ng rehas na bakal ay matatagpuan gamit ang formula: 0.001 / N

Diffraction grating formula:

d- grating period, α - maximum na anggulo ng isang ibinigay na kulay, k- pagkakasunud-sunod ng maximum, λ - haba ng daluyong.

Mga katangian

Ang isa sa mga katangian ng isang diffraction grating ay angular dispersion. Ipagpalagay natin na ang maximum ng ilang pagkakasunud-sunod ay sinusunod sa isang anggulo φ para sa wavelength λ at sa isang anggulo φ+Δφ para sa wavelength λ+Δλ. Ang angular dispersion ng grating ay tinatawag na ratio D=Δφ/Δλ. Ang expression para sa D ay maaaring makuha sa pamamagitan ng pagkakaiba-iba ng diffraction grating formula

Kaya, ang angular dispersion ay tumataas sa pagbaba ng grating period d at pagtaas ng spectrum order k.

Paggawa

Ang magagandang grating ay nangangailangan ng napakataas na katumpakan ng pagmamanupaktura. Kung ang kahit isa sa maraming mga puwang ay inilagay na may error, ang rehas na bakal ay may depekto. Ang makina para sa paggawa ng mga grating ay matatag at malalim na binuo sa isang espesyal na pundasyon. Bago simulan ang aktwal na paggawa ng mga grating, ang makina ay tumatakbo ng 5-20 oras sa idle speed upang patatagin ang lahat ng mga bahagi nito. Ang pagputol ng grating ay tumatagal ng hanggang 7 araw, bagaman ang oras ng paglalapat ng stroke ay 2-3 segundo.

Aplikasyon

Ginagamit ang mga diffraction grating sa mga instrumentong parang multo, gayundin bilang mga optical sensor ng mga linear at angular na displacement (pagsukat ng diffraction grating), mga polarizer at mga filter ng infrared radiation, mga beam splitter sa mga interferometer at tinatawag na "anti-glare" na baso.

Panitikan

• Sivukhin D.V. Pangkalahatang kurso sa pisika. - 3rd edition, stereotypical. - M.: Fizmatlit, MIPT, 2002. - T. IV. Mga optika. - 792 s. - ISBN 5-9221-0228-1
• Tarasov K.I., Spectral device, 1968

Tingnan din

• Fourier optika

Wikimedia Foundation. 2010.

Tingnan kung ano ang "Diffraction grating" sa iba pang mga diksyunaryo:

Optical na aparato; isang hanay ng isang malaking bilang ng mga parallel slits sa isang opaque na screen o reflective mirror strips (stripes), na pantay na pagitan sa isa't isa, kung saan nangyayari ang light diffraction. Ang diffraction grating ay nabubulok... ... Malaking Encyclopedic Dictionary

DIFFRACTION GRATING, isang plato na may mga parallel na linya na inilapat dito sa pantay na distansya mula sa isa't isa (hanggang sa 1500 bawat 1 mm), na nagsisilbi upang makakuha ng SPECTRA sa panahon ng DIFFRACTION ng liwanag. Transmission grilles ay transparent at may linya sa... ... Pang-agham at teknikal na encyclopedic na diksyunaryo

diffraction grating- Isang salamin na ibabaw na may mga mikroskopikong parallel na linya na inilapat dito, isang aparato na naghihiwalay (tulad ng isang prisma) ang liwanag na pangyayari dito sa mga bahaging kulay ng nakikitang spectrum. Mga paksa sa teknolohiya ng impormasyon sa...

diffraction grating- difrakcinė gardelė statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Optinis periodinės sandaros įtaisas difrakciniams spektrams gauti. atitikmenys: engl. diffraction grating vok. Beugungsgitter, n; Diffraktionsgitter, at rus.… … Penkiakalbis aiškinamasi metrologijos terminų žodynas

Isang optical device, isang koleksyon ng isang malaking bilang ng mga parallel slits sa isang opaque na screen o reflective mirror stroke (mga strip), na pantay na pagitan sa isa't isa, kung saan nangyayari ang light diffraction. D.R. nabubulok ang liwanag na bumabagsak dito sa... ... Astronomical Dictionary

diffraction grating (sa optical na linya ng komunikasyon)- diffraction grating Isang optical element na may periodic structure na sumasalamin (o nagpapadala) ng liwanag sa isa o higit pang iba't ibang anggulo, depende sa wavelength. Ang batayan ay binubuo ng pana-panahong paulit-ulit na pagbabago sa indicator... ... Gabay ng Teknikal na Tagasalin

malukong parang multo diffraction grating- Spectral diffraction grating na ginawa sa isang malukong optical surface. Tandaan Ang mga concave spectral diffraction grating ay magagamit sa mga spherical at aspherical na uri. [GOST 27176 86] Mga Paksa: optika, optical na instrumento at mga sukat... Gabay ng Teknikal na Tagasalin

hologram spectral diffraction grating- Spectral diffraction grating, na ginawa sa pamamagitan ng pagtatala ng pattern ng interference mula sa dalawa o higit pang magkakaugnay na beam sa isang materyal na sensitibo sa radiation. [GOST 27176 86] Mga Paksa: optika, optical na instrumento at mga sukat... Gabay ng Teknikal na Tagasalin

may sinulid na parang multo diffraction grating- Spectral diffraction grating na ginawa sa pamamagitan ng paglalagay ng mga streak sa isang dividing machine. [GOST 27176 86] Mga Paksa: optika, optical na instrumento at mga sukat... Gabay ng Teknikal na Tagasalin

reflective spectral diffraction grating- Spectral diffraction grating, na gumaganap ng mga function ng isang dispersing elemento sa optical radiation na makikita mula dito. [GOST 27176 86] Mga Paksa: optika, optical na instrumento at mga sukat... Gabay ng Teknikal na Tagasalin

Mga libro

• Set ng mga mesa. Geometric at wave optics (18 tables), Study album ng 12 sheets. Artikulo - 5-8670-018. Prinsipyo ni Huygens. Repleksyon ng alon. Larawan ng isang bagay sa isang plane mirror. Banayad na repraksyon. Kabuuang panloob na pagmuni-muni. Pagkakaiba-iba... Kategorya:

Pangunahing konsepto at katangian parang multo na aparato.
Pamamahagi ng pag-iilaw sa slit image
Diffraction grating Gumagamit ang mga spectral na instrumento ng diffraction grating upang spatially na mabulok ang liwanag sa isang spectrum. Ang diffraction grating ay isang optical element na binubuo ng isang malaking bilang ng mga regular na spaced na linya na inilapat sa isang patag o malukong ibabaw. Ang mga ihawan ay maaaring maging transparent o mapanimdim. Bilang karagdagan, ang isang pagkakaiba ay ginawa sa pagitan ng amplitude at phase diffraction gratings. Para sa dating, pana-panahong nagbabago ang reflection coefficient, na nagiging sanhi ng pagbabago sa amplitude ng wave ng insidente. Sa phase diffraction gratings, ang mga grooves ay binibigyan ng isang espesyal na hugis, na pana-panahong nagbabago sa yugto ng light wave. Ang pinaka-tinatanggap na ginagamit ay isang flat reflective phase diffraction grating na may triangular groove profile - echelette. Lattice equation Ang harap ng isang insidente ng light wave sa isang diffraction grating ay hinahati ng mga grooves nito sa magkakahiwalay na magkakaugnay na beam. Ang magkakaugnay na mga beam, na sumailalim sa diffraction ng mga streak, ay nakakasagabal, na bumubuo ng nagresultang spatial na pamamahagi ng intensity ng liwanag. Ang pamamahagi ng intensity ay proporsyonal sa produkto ng dalawang function: interferenceSA at diffractionako D . FunctionSA ay sanhi ng interference ng N coherent beam na nagmumula sa mga linya ng grating. Functionako D natutukoy sa pamamagitan ng diffraction sa isang hiwalay na linya. Ang pagkakaiba sa landas sa pagitan ng magkakaugnay na parallel beam na darating sa isang anggulo β mula sa mga katabing stroke ay magiging Δs=AB+AC o (1), at ang katumbas na pagkakaiba sa bahagi (2). FunctionSA ~ - isang periodic function na may iba't ibang matinding pangunahing maxima. Ang posisyon ng pangunahing maxima ay tinutukoy mula sa kondisyon , saan (3), saan k- pagkakasunud-sunod ng spectrum. Mula sa (1) at (2) ito ay sumusunod: . Gamit ang (3) makuha natin , pinapalitan sa (1): (4). Ang relasyong ito ay tinatawag na lattice equation. Ipinapakita nito na ang pangunahing maxima ay nabuo sa mga direksyon kapag ang pagkakaiba ng landas sa pagitan ng mga katabing beam ay katumbas ng kabuuang bilang ng mga wavelength. Sa pagitan ng katabing pangunahing maxima ay mayroong N-2 pangalawang maxima, ang intensity na bumababa nang proporsyonal 1/N, At N-1 minima, kung saan ang intensity ay zero. Ang equation ng sala-sala para sa aplikasyon sa mga monochromator ay ginagamit sa isang mas maginhawang anyo. Dahil ang pagkakaiba sa pagitan ng mga anggulo α At β ay pare-pareho kapag ang sala-sala ay umiikot at ang pagkakaibang ito ay kilala θ , ito ay tinutukoy ng disenyo ng monochromator, pagkatapos ay depende ito sa dalawang variableα At β lumipat sa isa φ – anggulo ng pag-ikot ng sala-sala mula sa zero order. Ang pagkakaroon ng itinalaga At , pagkatapos na baguhin ang kabuuan ng mga sine, makuha namin ang equation ng sala-sala sa isa pang mas maginhawang anyo: (5), saanφ – anggulo ng pag-ikot ng sala-sala na may kaugnayan sa posisyon ng zero order; θ/2– kalahating anggulo sa rehas na bakal sa pagitan ng insidente at diffracted beam. Kadalasan ang equation ng sala-sala ay ginagamit sa anyo: (6). Kung ang diffracted radiation na nagmumula sa grating ay nakadirekta sa lens, kung gayon ang spectra ay nabuo sa focal plane nito sa bawat halaga ng numero. k≠0. Sa k=0(zero order ng spectrum) ang spectrum ay hindi nabuo, dahil humahawak para sa lahat ng wavelength. Bukod sa, β= -α ibig sabihin, ang direksyon sa zero-order maximum ay tinutukoy ng specular reflection mula sa grating plane.		Fig. 1. Pagpapaliwanag ng prinsipyo ng pagpapatakbo ng isang diffraction grating.
Nakasisilaw na wavelength Ang reflectivity ng diffraction gratings ay depende sa anggulo ng inclination ng mga linya - sa pamamagitan ng pagbabago ng anggulo ng inclination ng gilid ng linya, maaari mong ihanay ang gitna ng diffraction maximum ng function. ako D may interference pangunahing maximum na pag-andar SA anumang order. Ang direksyon sa gitna ng maximum na diffraction ay tinutukoy ng specular reflection ng incident beam hindi mula sa grating plane, ngunit mula sa gilid ng linya. Kaya, ang kondisyon para sa naturang kumbinasyon: anggulo α At β max dapat sabay na matugunan ang mga sumusunod na relasyon: (7). Sa ilalim ng mga kundisyong ito, ang spectrum ng isang ibinigay na order ay magkakaroon ng pinakamalaking intensity. Sulok β max ay tinatawag na "splash" angle, at ang wavelength ay tinatawag na "splash" wavelength λ Blaze. Kung ang spectral na rehiyon para sa pananaliksik ay kilala, kung gayon λ Blaze maaaring matukoy mula sa kaugnayan: (8), saan saan λ 1 At λ 2– mga wavelength ng hangganan ng hanay ng spectrum. Ang relasyon (8) ay tumutulong sa pagpili ng tamang sala-sala. Halimbawa 1. Ang saklaw sa ilalim ng pag-aaral ay 400…1200 nm, i.e. λ 1=400nm, λ 2=1200nm. Pagkatapos mula sa formula (8): λ Blaze=600nm. Pumili ng grating na may gloss na 600nm. Halimbawa 2. Ang pinag-aralan na hanay ay 600…1100 nm. Ang pagkalkula gamit ang formula (8) ay nagbibigay, na may rounding, 776 nm. Walang ihawan na may ganoong ningning sa iminungkahing listahan. Ang rehas na may gloss na pinakamalapit sa natagpuan ay pinili, i.e. 750nm.
Lugar ng kahusayan ng enerhiya diffraction gratings Ang rehiyon kung saan ang repleksyon ng grating ay hindi bababa sa 0.405 ay tinatawag na rehiyon ng kahusayan ng enerhiya: (9). Ang halaga ay depende sa pagkakasunud-sunod ng spectrum: ito ay maximum sa unang pagkakasunud-sunod at mabilis na bumababa sa spectra ng mas mataas na mga order. Para sa unang order: . Mga wavelength na naglilimita sa rehiyong ito: At .
Lugar ng pagpapakalat Ang dispersion region ay isang spectral interval kung saan ang spectrum ng isang naibigay na order ay hindi nagsasapawan sa spectra ng mga kalapit na order. Dahil dito, mayroong isang hindi malabo na ugnayan sa pagitan ng anggulo ng diffraction at ang haba ng daluyong. Ang lugar ng pagpapakalat ay tinutukoy mula sa kondisyon: . (10). Para sa unang order , A , ibig sabihin. ang dispersion region ay sumasaklaw sa pagitan ng isang oktaba. Upang pagsamahin ang dispersion region sa energy efficiency region ng diffraction grating, kinakailangan na matugunan ang sumusunod na kondisyon: (labing-isa). Sa kasong ito, sa loob ng rehiyon ng pagpapakalat, ang repleksyon ng rehas para sa k=1 ay hindi bababa sa 0.68. Halimbawa. Kung , Pagkatapos , A . Kaya, para sa isang naibigay na grating sa saklaw mula 450 nm hanggang 900 nm, ang rehiyon ng pagpapakalat ay pinagsama sa rehiyon ng kahusayan ng enerhiya.
Pagpapakalat Ang antas ng spatial na paghihiwalay ng mga beam na may iba't ibang mga wavelength ay nailalarawan sa pamamagitan ng angular dispersion. Nakukuha namin ang expression para sa angular dispersion sa pamamagitan ng pagkakaiba-iba ng equation para sa sala-sala: (12). Mula sa pagpapahayag na ito ay sumusunod na ang angular dispersion ay tinutukoy lamang ng mga anggulo α At β , ngunit hindi sa bilang ng mga stroke. Kapag inilapat sa mga instrumentong parang multo, ginagamit ang inverse linear dispersion, na tinukoy bilang ang kapalit ng produkto ng angular dispersion at focal length: .
Resolusyon Teoretikal na resolusyon: , nasaan ang resolution. Ang resolution ng isang diffraction grating, tulad ng anumang spectral device, ay tinutukoy ng spectral width ng instrumental function. Para sa isang rehas na bakal, ang lapad ng function ng apparatus ay ang lapad ng pangunahing maxima ng interference function: . Pagkatapos: (14). Ang spectral resolution ng isang diffraction grating ay katumbas ng produkto ng diffraction order k para sa buong bilang ng mga stroke N. Gamit ang equation ng sala-sala: (15), kung saan ang produkto - haba ng may kulay na bahagi ng sala-sala. Mula sa expression (15) ay malinaw na sa mga ibinigay na anggulo α At β magnitude R maaari lamang tumaas sa pamamagitan ng pagtaas ng laki ng diffraction grating. Ang expression para sa resolusyon ay maaaring iharap sa ibang anyo mula sa (12) at (15): (16), kung saan - lapad ng diffracted beam, - angular dispersion. Ang expression (16) ay nagpapakita na ang resolution ay direktang proporsyonal sa magnitude ng angular dispersion.
Spectral na lugar ng grating depende sa mula sa bilang ng mga stroke Para sa bawat diffraction grating na may tuldok d mayroong maximum wavelength na limitasyon . Ito ay tinutukoy mula sa equation ng sala-sala sa k=1 At α=β=90° at katumbas ng . Samakatuwid, kapag nagtatrabaho sa iba't ibang mga rehiyon ng spectrum, ginagamit ang mga grating na may iba't ibang bilang ng mga linya: - para sa rehiyon ng UV: 3600-1200 na linya/mm; - para sa nakikitang lugar: 1200-600 linya/mm; - para sa IR na rehiyon: mas mababa sa 300 linya/mm.
Malukong diffraction grating Ang isang malukong diffraction grating ay gumaganap ng papel na hindi lamang isang dispersing, kundi pati na rin isang sistema ng pagtutok. Ang mga expression para sa spectroscopic na katangian - angular dispersion, resolution at dispersion area - ay kapareho ng para sa flat grating. Ang mga concave grating, hindi tulad ng flat gratings, ay may astigmatism. Ang astigmatism ay inaalis sa pamamagitan ng paglalapat ng mga stroke sa isang aspherical surface o sa mga distansya sa pagitan ng mga stroke na nag-iiba ayon sa isang partikular na batas.
Holographic diffraction grating Ang kalidad ng diffraction grating ay tinutukoy ng intensity ng nakakalat na liwanag, sanhi ng pagkakaroon ng mga maliliit na depekto sa mga gilid ng mga indibidwal na stroke, at ang intensity ng "ghosts" - mga maling linya na lumitaw kapag ang equidistance sa pag-aayos ng mga stroke ay nilabag. Ang bentahe ng holographic gratings kumpara sa mga rifled ay ang kawalan ng "ghosts" at mas mababang intensity ng nakakalat na liwanag. Gayunpaman, ang holographic phase reflective grating ay may sinusoidal line na hugis, ibig sabihin, hindi ito isang echelette, at samakatuwid ay may mas mababang kahusayan ng enerhiya (Fig. 2). Ang paggawa ng mga holographic grating na may triangular groove profile, ang tinatawag na "bladed" gratings, ay humahantong sa hitsura ng mga microstructure sa mga gilid ng mga bar, na nagpapataas ng intensity ng nakakalat na liwanag. Bilang karagdagan, ang tamang triangular na profile ay hindi nakamit, na binabawasan ang kahusayan ng enerhiya ng naturang mga grating.

Pamamahagi ng pag-iilaw sa slit image

Ang pamamahagi ng pag-iilaw sa slit image ay depende sa likas na katangian ng mga aberrations ng optical system, pati na rin sa paraan ng pag-iilaw sa slit.

Mga aberasyon
Ang isang perpektong optical system ay gumagawa ng isang pinpoint na imahe ng isang punto. Sa paraxial region, ang optical system ay malapit sa ideal. Ngunit sa isang may hangganan na lapad ng sinag at isang distansya ng pinagmulan mula sa optical axis, ang mga patakaran ng paraxial optics ay nilabag at ang imahe ay nasira. Kapag nagdidisenyo ng isang optical system, ang mga aberasyon ay kailangang itama.

Spherical aberration
Ang pamamahagi ng pag-iilaw sa nakakalat na lugar na may spherical aberration ay tulad na ang isang matalim na maximum ay nakuha sa gitna na may mabilis na pagbaba sa pag-iilaw patungo sa gilid ng lugar. Ang aberration na ito ay ang tanging nananatili kahit na ang object point ay matatagpuan sa pangunahing optical axis ng system. Malaki ang spherical aberration sa mga high-aperture system (na may malaking relative aperture).

Coma
Ang imahe ng isang punto sa pagkakaroon ng pagkawala ng malay ay may anyo ng isang asymmetrical na lugar, ang pag-iilaw nito ay pinakamataas sa tuktok ng scattering figure.

Astigmatism
Ito ay sanhi ng hindi pantay na kurbada ng optical na ibabaw sa iba't ibang mga eroplano ng seksyon at nagpapakita ng sarili sa katotohanan na ang harap ng alon ay deformed kapag dumadaan sa optical system, at ang focus ng light beam sa iba't ibang mga seksyon ay lumilitaw sa iba't ibang mga punto. Ang scattering figure ay isang pamilya ng mga ellipse na may pare-parehong pamamahagi ng pag-iilaw. Mayroong dalawang mga eroplano - meridional at sagittal, patayo dito, kung saan ang mga ellipse ay nagiging tuwid na mga segment. Ang mga sentro ng curvature sa parehong mga seksyon ay tinatawag na foci, at ang distansya sa pagitan ng mga ito ay isang sukatan ng astigmatism.

Pagkurba ng field
Ang paglihis ng pinakamahusay na nakatutok na ibabaw ng focal plane ay isang aberration na tinatawag na field curvature.

pagbaluktot
Ang distortion ay ang pagbaluktot ng isang imahe dahil sa hindi pantay na linear magnification ng iba't ibang bahagi ng imahe. Ang pagkaligaw na ito ay nakasalalay sa distansya mula sa punto hanggang sa optical axis at nagpapakita ng sarili sa isang paglabag sa batas ng pagkakatulad.

Chromatic aberration
Dahil sa light dispersion, lumalabas ang dalawang uri ng chromatic aberration: focal position chromatism at magnification chromatism. Ang una ay nailalarawan sa pamamagitan ng isang pagbabago sa eroplano ng imahe para sa iba't ibang mga wavelength, ang pangalawa sa pamamagitan ng isang pagbabago sa transverse magnification. Ang chromatic aberration ay nangyayari sa mga optical system na kinabibilangan ng mga elementong gawa sa mga refractive na materyales. Ang mga chromatic aberration ay hindi likas sa mga salamin. Ang sitwasyong ito ay ginagawang lalong mahalaga ang paggamit ng mga salamin sa mga monochromator at iba pang optical system.

Pag-iilaw ng entrance slit

Magkakaugnay at hindi magkakaugnay na pag-iilaw
Ang likas na katangian ng pag-iilaw ng entrance slit ng device ay may malaking kahalagahan para sa pamamahagi ng intensity sa lapad ng spectral line, i.e. antas ng pagkakaugnay ng pag-iilaw. Sa pagsasagawa, ang pag-iilaw ng entrance slit ay hindi mahigpit na magkakaugnay o hindi magkakaugnay. Gayunpaman, posibleng lumapit sa isa sa dalawang matinding kaso na ito. Ang magkakaugnay na pag-iilaw ay maaaring makamit sa pamamagitan ng pag-iilaw sa biyak na may pinagmumulan ng punto na matatagpuan sa pokus ng isang malaking-diameter na condenser na inilagay sa harap ng biyak.

Ang isa pang paraan ay walang lens na pag-iilaw, kapag ang isang maliit na mapagkukunan ay inilagay sa isang malaking distansya mula sa hiwa. Maaaring makuha ang hindi magkakaugnay na pag-iilaw sa pamamagitan ng paggamit ng condenser lens upang ituon ang pinagmumulan ng liwanag sa entrance slit ng device. Ang iba pang mga paraan ng pag-iilaw ay sumasakop sa isang intermediate na posisyon. Ang kahalagahan ng pagkilala sa kanila ay dahil sa ang katunayan na kapag naiilaw sa magkakaugnay na liwanag, maaaring mangyari ang interference phenomena na hindi naobserbahan kapag naiilaw sa hindi magkakaugnay na liwanag.

Kung ang pangunahing kinakailangan ay upang makamit ang pinakamataas na resolusyon, kung gayon ang siwang ng diffraction grating ay puno ng magkakaugnay na liwanag sa isang eroplanong patayo sa slit. Kung kinakailangan upang matiyak ang maximum na liwanag ng spectrum, pagkatapos ay ginagamit ang hindi magkakaugnay na paraan ng pag-iilaw, kung saan ang siwang ay napuno din sa isang eroplano na kahanay sa slit.

Pinupunan ang siwang ng liwanag. F/#-Matcher .
Ang isa sa mga pangunahing parameter na nagpapakilala sa isang parang multo na aparato ay ang ratio ng aperture nito. Ang aperture ay tinutukoy ng maximum na angular na laki ng light beam na pumapasok sa device at sinusukat ng ratio ng diameter (dk) sa focal length (fk) salamin ng collimator. Sa pagsasagawa, ang kabaligtaran ay kadalasang ginagamit, na tinatawag F/# Mas mainam na gumamit ng isa pang katangian - numerical aperture. Numerical aperture (N.A.) na nauugnay sa F/# ratio: .

Ang pinakamainam na imaging ng isang pinahabang incoherent light source papunta sa input slit ng device ay nakakamit kapag ang solid angle ng incident light beam ay katumbas ng input angle ng device.

A– entrance slit area; θ - input solid anggulo.

Kung ang slit at collimator ay napuno ng liwanag, kung gayon walang karagdagang sistema ng mga lente at salamin ang makakatulong sa pagtaas ng kabuuang pagkilos ng radiation na dumadaan sa system.

Para sa isang partikular na spectral device, ang maximum na input solid angle ay isang pare-parehong halaga na tinutukoy ng laki at focal length ng collimator: .

Upang tumugma sa mga angular na aperture ng pinagmumulan ng liwanag at ng spectral na device, ginagamit ang isang espesyal na device na tinatawag na F/# Matcher. Ang F/# Matcher ay ginagamit kasabay ng isang spectral na device, na nagbibigay ng maximum na aperture nito, parehong may at walang light guide.

Fig.4. F/# Matcher Scheme

Ang mga bentahe ng F/# Matcher ay:

• Gamit ang buong geometric na aperture ng spectral device
  
• Pagbawas ng stray light
• Pinapanatili ang magandang spectral at spatial na kalidad ng imahe
• Posibilidad ng paggamit ng mga filter ng hindi pantay na kapal nang hindi nakatuon ang pagbaluktot
  

DEPINISYON

Diffraction grating tinatawag na spectral device, na isang sistema ng isang bilang ng mga slits na pinaghihiwalay ng mga opaque na espasyo.

Kadalasan sa pagsasagawa, ginagamit ang isang one-dimensional na diffraction grating, na binubuo ng mga parallel slits ng parehong lapad, na matatagpuan sa parehong eroplano, na pinaghihiwalay ng mga opaque na pagitan ng pantay na lapad. Ang nasabing isang rehas na bakal ay ginawa gamit ang isang espesyal na dividing machine, na naglalapat ng mga parallel stroke sa isang glass plate. Ang bilang ng mga naturang stroke ay maaaring higit sa isang libo bawat milimetro.

Ang mga reflective diffraction grating ay itinuturing na pinakamahusay. Ito ay isang koleksyon ng mga lugar na sumasalamin sa liwanag na may mga lugar na sumasalamin sa liwanag. Ang ganitong mga grating ay isang pinakintab na metal plate kung saan ang mga light-scattering stroke ay inilalapat gamit ang isang pamutol.

Ang pattern ng diffraction sa grating ay resulta ng magkaparehong interference ng mga alon na nagmumula sa lahat ng mga slits. Dahil dito, sa tulong ng isang diffraction grating, ang multi-beam interference ng magkakaugnay na beams ng liwanag na sumailalim sa diffraction at nagmumula sa lahat ng slits ay natanto.

Ipagpalagay natin na ang lapad ng slit sa diffraction grating ay a, ang lapad ng opaque na seksyon ay b, kung gayon ang halaga ay:

ay tinatawag na panahon ng (pare-parehong) diffraction grating.

Pattern ng diffraction sa isang one-dimensional na diffraction grating

Isipin natin na ang isang monochromatic wave ay karaniwang nangyayari sa eroplano ng diffraction grating. Dahil sa ang katunayan na ang mga slits ay matatagpuan sa pantay na distansya mula sa isa't isa, ang mga pagkakaiba sa landas ng mga ray () na nagmumula sa isang pares ng katabing mga slit para sa napiling direksyon ay magiging pareho para sa buong ibinigay na diffraction grating:

Ang pangunahing intensity minima ay sinusunod sa mga direksyon na tinutukoy ng kondisyon:

Bilang karagdagan sa pangunahing minima, bilang isang resulta ng magkaparehong interference ng mga light ray na ipinadala ng isang pares ng mga slits, sa ilang mga direksyon ay kinakansela nila ang bawat isa, na nangangahulugang lumilitaw ang karagdagang minima. Bumangon sila sa mga direksyon kung saan ang pagkakaiba sa landas ng mga sinag ay isang kakaibang bilang ng mga kalahating alon. Ang kundisyon para sa karagdagang minimum ay nakasulat bilang:

kung saan ang N ay ang bilang ng mga slits ng diffraction grating; k’ tumatanggap ng anumang mga halaga ng integer maliban sa 0, . Kung ang sala-sala ay may N slits, pagkatapos ay sa pagitan ng dalawang pangunahing maxima mayroong karagdagang minimum na naghihiwalay sa pangalawang maxima.

Ang kundisyon para sa pangunahing maxima para sa isang diffraction grating ay ang expression:

Dahil ang halaga ng sine ay hindi maaaring mas malaki sa isa, ang bilang ng pangunahing maxima ay:

Kung ang puting ilaw ay dumaan sa grating, ang lahat ng maxima (maliban sa gitnang m = 0) ay mabubulok sa isang spectrum. Sa kasong ito, ang violet na rehiyon ng spectrum na ito ay haharap sa gitna ng pattern ng diffraction. Ang pag-aari na ito ng isang diffraction grating ay ginagamit upang pag-aralan ang komposisyon ng light spectrum. Kung ang panahon ng grating ay kilala, pagkatapos ay ang pagkalkula ng wavelength ng liwanag ay maaaring bawasan sa paghahanap ng anggulo , na tumutugma sa direksyon sa maximum.

Mga halimbawa ng paglutas ng problema

HALIMBAWA 1

Mag-ehersisyo	Ano ang pinakamataas na spectral order na maaaring makuha gamit ang isang diffraction grating na may pare-parehong m kung ang isang monochromatic beam ng liwanag na may wavelength m ay insidente dito patayo sa ibabaw?
Solusyon	Bilang batayan para sa paglutas ng problema, ginagamit namin ang formula, na kung saan ay ang kondisyon para sa pag-obserba ng pangunahing maxima para sa pattern ng diffraction na nakuha kapag ang ilaw ay dumadaan sa isang diffraction grating: Ang maximum na halaga ay isa, kaya: Mula sa (1.2) ipinahayag namin , nakukuha namin ang: Gawin natin ang mga kalkulasyon:
Sagot

HALIMBAWA 2

Mag-ehersisyo

Ang monochromatic na liwanag ng wavelength ay ipinapasa sa isang diffraction grating. Ang isang screen ay inilalagay sa layo na L mula sa rehas na bakal. Gamit ang isang lens na matatagpuan malapit sa grating, isang projection ng pattern ng diffraction ay nilikha papunta dito. Sa kasong ito, ang unang diffraction maximum ay matatagpuan sa layo l mula sa gitnang isa. Ano ang bilang ng mga linya sa bawat yunit ng haba ng diffraction grating (N) kung normal na bumabagsak ang liwanag dito?

Solusyon

Gumawa tayo ng drawing.