длинам волн на фокальной поверхности с помощью оптической системы с дис- пергирующим элементом, например, призмой или дифракционной решёткой. Спектрограф – это важный вспомогательный прибор для астрофизических ис- следований. Многие солнечные телескопы

		служат лишь для того, чтобы направлять пу-
		чок солнечного света в спектрограф. Совре-
		менные спектрографы используются в кос-
		мической солнечной астрономии, рис. 23.6.
		Они позволяют регистрировать линии редких
	Рис. 23.6. Снимок Солнца	химических элементов в спектрах звезд и га-
		лактик, измерять их лучевые скорости (ис-
	в узкой ультрафиолетовой
		пользуя эффект Доплера) с точностью до не-
	спектральной области (He II 304 Å)
	(телескоп обсерватории Сохо) [11]	скольких километров в секунду.
				Р
	23.4. Дифракция на пространственной решетке. Понятие о голографии
			И
	Дифракция света наблюдается как на одномерных, так и на двумерных
		У
	(штрихи нанесены во взаимно перпендикулярных направлениях в одной и той
		Г
	же плоскости) и трехмерных решетках. Пространственной (трехмерной) ди-

фракционной решеткой называется оптическиБнеоднородная среда, неоднород- ности которой периодически повторяются при изменении всех трех пространст-

венных координат.
Примером может служить кристаллическаяа		решетка твердого тела (посто-
янная решетки ~10	−10 м). Частицы, кобразующие эту решетку (атомы, молекулы
	т

или ионы), играют роль упорядоч нно расположенных центров, когерентно рас- сеивающих падающий на них свет. Поэтому кристаллы могут быть использо-

ваны для наблюденияодифракции рентгеновского излучения (λ ≈10−12 ÷10−8 м). Представимрик сталл в виде параллельных кристаллографических плос- костей, отстоящ х друг т друга на расстоянии d, рис. 23.7. Пучок параллель- ных монохромат ческ х лучей 1 и 2 падает под углом скольжения θ (угол ме- жду направ ением падающих лучей и кристаллографической плоскостью) и

возбуждает атомы кристаллической решетки. Атомы становятся источниками
когерентных лвторичных волн 1' и 2', интерферирующих между собой.
1				б				′	Максимумы интенсивности будут	наблю-
								1	даться в тех направлениях, в которых все отра-
. . . . . . .
2				θ		θ		2′′	женные атомными плоскостями волны будут на-
			и			θ .	.	.
d . .				.θ .					ходиться в одинаковой фазе, и определяться
	Б			d sinθ	.	d sinθ	.	.	формулой Вульфа–Брэггов:
	d									(23.12)
. .				.		.			2d sinθ = mλ (m = 1,2,3,...),
			Рис. 23.7. Дифракция						где λ – длина волны рентгеновского излучения.
на пространственной решетке									Формула (23.12) используется:

1) в рентгеноструктурном анализе (например методы Лауэ, Дебая) –

если известна длина волны λ, то, наблюдая дифракцию на некотором веществе

27

иизмеряя θ и т, можно определить его кристаллическую структуру (d);

2)в рентгеновской спектроскопии – если известно d, то, измеряя θ и т,

можно найти длину волны λ падающего рентгеновского излучения (рентгеноспектральный анализ). По длине волны и интенсивности рентгеновского излу-

чения определяют в исследуемом объеме присутствующие элементы и их количество.

Рентгеновские дифрактометры эффективно применяются в физическом металловедении. Основными их достоинствами являются экспрессность и точ-

ность. Рентгеновский дифрактометр позволяет измерять интенсивность I ди- фрагированного в определенном направлении излучения с точностьюРдо деся- тых долей % и угол дифракции θ с точностью до десятых долей минут. На рис. 23.8 представлена типичная рентгенограмма, полученная дляИфольги сплава Al-Х (Х – легирующий элемент). Светлые кружки на рис. 23.8, а соответствуют рефлексам (дифракционным линиям) от α-Al (пересыщенногоУтвердого раство- ра на основе алюминия), черные кружки – рефлексам от второй фазы, состав которой зависит от сплава. ГБ

а

0,4051

к

е

0,4050

ьт

0,40490

1

2

3

4

5

о

а

2θ, град.

б

CGe ,

а т . % G e

Рис

. 23.8. Резул аты исследования структуры сплавов

л

с п м щью рентгеноструктурного анализа:

а – т пичная рентгенограмма фольги сплава Al-X, полученная

с спо ьзованием дифрактометра в медном излучении [12];

б

б – зависимость параметра ячейки фольги сплава Al-Ge от содержания германия СGe [13]

ри

исследований

новых

материалов,

П

выпо нении микроструктурных

получаемых нетрадиционными методами обработки как в твердом, так и в жид- комБсостояниях, широко используются возможности рентгеноструктурного анализа. Например, известно, что одной из важных характеристик вещества яв- ляется величина элементарной ячейки (см. подтему 30.1). При определении ве- личины элементарной ячейки исследуемого сплава измеряется угол θ из про- филя линии на рентгенограммах. Полученные данные об изменении величины элементарной ячейки алюминия при его сплавлении с другими элементами, рис. 23.8, б, могут использоваться для объяснения зависимости микротвердости фольг сплавов алюминия от содержания вводимых элементов, что позволяет определять наиболее перспективные для модифицирования материалы.

28

Понятие о голографии. При обычном фотографическом методе фото- графия объекта – это приближенный двумерный образ трехмерного объекта. Английский физик Д. Гáбор (1947–1948 гг.) высказал идею принципиально но- вого метода получения объемных изображений объектов – голографии. Он

предложил регистрировать с помощью фотопластинки не только амплитуды (или интенсивности, как при обычном фотографировании), но и фазы рассеян- ных объектом волн, используя для этого явление интерференции волн.

Интерференционную картину, зафиксированную на фотопластинке после ее проявления, называют голограммой объекта. Интерференционная картина в каждой точке голограммы определяется светом, рассеянным всеми точками объ- екта. Каждый участок голограммы содержит информацию обо всей освещенной поверхности объекта. В зависимости от геометрической конфигурации светочув-

Обычно пользуются мнимым голографическим изображением, которое по зрительному восприятию тождественно самому объекту. Оно является объем- ным, а его перспектива изменяется в зависимости от положения глаз наблюдате-

ствительной среды, в которой регистрируется интерференционная картина, раз-
личают двумерные и трехмерные голограммы.				Р
Получение голограммы требует высокой степени временной и пространст-
			И
венной когерентности света. Поэтому идея Габора (Нобелевская премия, 1971 г.)
реализовалась лишь в начале 60-х гг. XX в. после создания лазеров.
		У
	Г
	Б

ля по отношению к голограмме. Например, н блюдатель может «заглянуть за
предмет», находящийся на переднем пл не гологр фического изображения.
Голография применяется в машиностроенииа	, медицине, при исследова-

нии плазмы, в оптическом приборостроекнии и т. д. Поскольку волновые поля возникают под действием ма риальных тел и отражают их строение, то мето- ды голографии позволяют, во-п рвых, записывать волновые поля различной

ные (видимого, инфракраснтго и других диапазонов). Во-вторых, они позволя- ют выполнять всест р ннюю запись информации об объектах. Использование

физической природы, например, акустические, электронные и электромагнит-

голографии сде ало возможным создание систем стереоскопического цветного

голографического к но телевидения. Первые экспериментальные фильмы
			и
уже сняты, и ра ота над техникой голографического кино продолжается. Ши-
рокое	менение методы голографии получили при создании денежных купюр
		л
	б
при

(специальные шифрующие рисунки), а также при записи и обработке информацБ .

29