9. Дифракционная решетка. Дифракционный спектр

Дифракционный спектр – это распределение интен­сивности на экране, получаемое вследствие дифракции (рис. 260, б). Расчеты показы­вают, что интенсивности центрального и последующих максимумов относятся как 1:0,047:0,017:0,0083: ..., т.е. основная часть световой энергии сосредоточена в центральном максимуме. Из опыта и со­ответствующих расчетов следует, что суже­ние щели приводит к тому, что централь­ный максимум расплывается, а его яр­кость уменьшается (это, естественно, от­носится и к другим максимумам). Нао­борот, чем щель шире (а > лямбда) тем кар­тина ярче, но дифракционные полосы уже, а число самих полос больше. При а>>лямбда в центре получается резкое изо­бражение источника света, т. е. имеет место прямолинейное распространение света.

Положение дифракционных максиму­мов зависит от длины волны, поэтому рассмотренный вид дифракционная кар­тина имеет лишь для монохроматиче­ского света. В случае белого света бу­дет наблюдаться совокупность соответ­ствующих картин для разных цветов (сдвинутых друг относительно друга в со­ответствии с длиной волны X). Централь­ный максимум (фи = 0) будет общим для всех длин волн, поэтому центр ди­фракционной картины имеет вид белой полоски, переходящей в цветную картину. Последующие максимумы для разных длин волн уже не совпадают между собой, ближе к центру расположатся максимумы, соответствующие более ко­ротким волнам. Однако они настолько расплывчаты, что отчетливого разделения различных длин волн с помощью диф­ракции на одной щели получить не­возможно.

Дифракцион­ная решетка — это система параллельных ще­лей равной, ширины, лежащих в одной плоскости и разделенных равными по ширине непрозрачными промежутками. В дифракции Фраунгофера на щели распределение интенсивности на экране определяется на­правлением дифрагированных лучей. Это означает, что перемещение щели парал­лельно самой себе влево или вправо не изменит дифракционной картины. Сле­довательно, если перейти от одной щели ко многим (к дифракционной решетке), то дифракционные картины, создаваемые каждой щелью в отдельности, будут оди­наковыми. Дифракционная картина на ре­шетке определяется как результат вза­имной интерференции волн, идущих от всех щелей, т. е. в дифракционной ре­шетке осуществляется многолучевая ин­терференция когерентных дифрагиро­ванных пучков света, идущих от всех ще­лей.

Для наглядности рассмотрим дифрак­ционную решетку, состоящую из двух щелей. Если ши­рина каждой щели равна а, а ширина непрозрачных участков между щелями Ь, то величина d = а + b называется по­стоянной (периодом) дифракционной ре­шетки.

14. Поляризация при отражении и преломлении. Закон Брюстера

Если угол падения естественного света на границу раздела двух диэлектриков (например, на поверхность стеклянной пластинки) отличен от нуля, отраженный и преломлённый лучи оказываются частично поляризованными. В отражённом луче преобладают колебания, перпендикулярные к плоскости падения (на рис.1 эти колебания обозначены точками), в преломлённом луче - колебания, параллельные плоскости падения (на рис.1они изображены двусторонними стрелками). Степень поляризации зависит от угла падения.

Рис.1.

Обозначим через Q_Бр угол, удовлетворяющий условию Q_Бр = n₁₂ (1) n₁₂ - показатель преломления второй среды относительно первой. При угле падения Q= Q_Бр (на рис. Q_Бр =I_B) отраженный луч полностью поляризован (он содержит только колебания, перпендикулярные к плоскости падения). Степень поляризации преломленного луча при угле падения, равном углу Брюстера, достигает наибольшего значения, однако этот луч остается поляризованный только частично.

Соотношение (1) носит название закона Брюстера, а угол Q_Бр называется углом Брюстера. При падении света под углом Брюстера отраженный и преломленный лучи взаимно перпендикулярны.