fizika / 8

1.Дифракция Фраунгофера — случай дифракции, при котором дифракционная картина наблюдается на значительном расстоянии от отверстия или преграды. Расстояние должно быть таким, чтобы можно было пренебречь в выражении для разности фаз членами порядка , что сильно упрощает теоретическое рассмотрение явления. Здесь z — расстояние от отверстия или преграды до плоскости наблюдения, лямда — длина волны излучения, а p — радиальная координата рассматриваемой точки в плоскости наблюдения в полярной системе координат.

Дифракционная решётка - оптический прибор, предназначенный для анализа спектрального состава оптического излучения. Дифракционная решётка состоит из тысяч узких и близко расположенных щелей. Из-за интерференции интенсивность света прошедшего через дифракционную решётку различна в различных направлениях. Имеются выделенные направления в которых световые волны от различных щелей решётки складываются в фазе, многократно усиливая друг друга. При освещении решётки монохроматическим светом на её выходе наблюдаются узкие лучи с большой интенсивностью. Так как направления на интерференционные максимумы зависят от длины волны, белый свет , прошедший через дифракционную решётку, будет расщепляться на множество лучей разного цвета. Таким образом мы можем исследовать спектральный состав света. Выражение для интерференционных максимумов одинаково для пары щелей и дифракционной решётки, но в последнем случае максимум оказывается намного более острым и интенсивным, обеспечивая высокое разрешение в спектроскопических исследованиях. Интенсивность максимумов также оказывается пропорциональной второй степени количества освещаемых щелей (штрихов).

Дифракционная решётка как спектральный прибор.

Дифракционная решетка является важнейшим спектральным прибором, предназначенным для разложения света в спектр и измерения длин волн.Основными характеристиками любого спектрального прибора являются угловая дисперсия D, разрешающая способность R и область дисперсии (лямда).

Угловой дисперсией спектральных приборов принято называть величину

В случае решетки,угловая дисперсия равна

Если спектры соседних порядков перекрываются, то спектральный прибор становится непригодным для исследования соответствующих участков спектра. Максимальная ширина спектрального интервала , при которой еще не происходит перекрытия спектров, называется дисперсионной областью спектрального прибора.

Разрешающей способностью спектрального прибора принято называть отношение

2.Мутные среды

Мутные среды, среды, в которых значительна интенсивность рассеяния света на содержащихся или возникающих в них нерегулярных (хаотически расположенных) оптических неоднородностях. Рассеяние в М. с. приводит к изменению первоначального направления облучающего их света. Нарушение оптической однородности среды выражается в неодинаковости по её объёму преломления показателя n. Часто оптическими неоднородностями в М. с. являются дефекты структуры вещества или включения одного вещества в другое, с иным n (туманы, дымы, суспензии, эмульсии, коллоидные растворы, молочные стёкла и пр.). В др. случаях М. с. могут быть чистые вещества — при хаотическом тепловом движении частиц в большом числе микрообъёмов среды плотность, концентрация (в растворах) и оптическая анизотропия, обусловленная преимущественной ориентацией молекул, претерпевают кратковременные отклонения от средних значений (флуктуации), в результате чего в этих микрообъёмах меняется n (например, так называемая критическая опалесценция).

Закон Рэлея-Джинса — закон излучения Рэлея-Джинса для равновесной плотности излучения абсолютно чёрного тела и для испускательной способности абсолютно чёрного тела который получили Рэлей и Джинс, в рамках классической статистики (теорема о равнораспределении энергии по степеням свободы и представление об электромагнитном поле как о бесконечномерной динамической системе).Правильно описывал низкочастотную часть спектра, при средних частотах приводил к резкому расхождению с экспериментом, а при высоких — к абсурдному результату, означавшему неудовлетворительность классической физики.

Основываясь на законе о равнораспределении энергии по степеням свободы: на каждое электромагнитное колебание приходится в среднем энергия, складываемая из двух частей kT. Одну половинку вносит электрическая составляющая волны, а вторую — магнитная. Само по себе, равновесное излучение в полости, можно представить как систему стоячих волн. Количество стоячих волн в трехмерном пространстве дается выражением:

В нашем случае скорость v следует положить равной c, более того, в одном направлении могут двигаться две электромагнитные волны с одной частотой, но со взаимно перпендикулярными поляризациями, тогда (1) вдобавок следует помножить на два:

Релей и Джинс каждому колебанию приписали энергию E=kT. Помножив (2) на E,получим плотность энергии, которая приходится на интервал частот dw:

Зная связь испускательной способности абсолютно черного тела с равновесной плотностью энергии теплового излучения находим: