Як визначити кут дифракції


 

Світлові хвилі відхиляються від свого прямолінійного шляху при проходженні через малі отвори або мимо таких же малих перешкод. Це явище виникає, коли розміри перешкод або отворів порівнянні з довжиною хвилі, і називається дифракцією. Завдання на визначення кута відхилення світла доводиться вирішувати найчастіше стосовно дифракційним гратам — поверхням, в яких чергуються прозорі і непрозорі ділянки однакових розмірів.


Інструкція

  1. З’ясуйте період (d) дифракційної решітки — так називають сумарну ширину однієї прозорої (a) і однієї непрозорою (b) її смуг: d = a + b. Цю пару зазвичай називають одним штрихом грати, а вимірюють у кількості штрихів на один міліметр. Наприклад, дифракційна решітка може містити 500 штрихів на 1 мм, і тоді d = 1/500.
  2. Для обчислень має значення кут (α), під яким світло падає на дифракційну решітку. Він відраховується від нормалі до поверхні решітки, а у формулі бере участь синус цього кута. Якщо у вихідних умовах завдання сказано, що світло падає по нормалі (α = 0), цією величиною можна знехтувати, оскільки sin (0 °) = 0.
  3. З’ясуйте довжину хвилі (λ) падаючого на дифракційну решітку світла. Це одна з найбільш важливих характеристик, що визначають кут дифракції. Нормальний сонячне світло містить цілий спектр довжин хвиль, але в теоретичних завданнях і лабораторних роботах, як правило, мова йде про точковому ділянці спектра — про «монохроматичному» світлі. Видимій області відповідають довжини приблизно від 380 до 740 нанометрів. Наприклад, один з відтінків зеленого кольору має довжину хвилі, що дорівнює 550нм (λ = 550).
  4. Минулий через дифракційну решітку світло відхиляється на різні кути, утворюючи при цьому неоднорідну картину розподілу з чергуються максимумами і мінімумами освітленості — дифракційний спектр. Кожному максимуму відповідає власний кут дифракції. З’ясуйте: кут якого максимуму (k) потрібно розрахувати. Відлік ведеться від нульового — центрального — рівня. Наприклад, умови можуть вимагати розрахунку шуканої величини для другого (k = 2) максимуму дифракційного спектра.
  5. Скористайтеся формулою, що зв’язує довжину хвилі падаючого на дифракційну решітку світла з кутом дифракції (φ) максимумів певного порядку: d * (sin (φ)-sin (α)) = k * λ. Виведіть з неї визначення кута φ — у вас повинно вийти така рівність: φ = arcsin (sin (α) + (k * λ) / d). Підставте визначені на попередніх кроках значення в цю формулу і зробіть розрахунки.