Дифракциялық тор

Дифракциялық тор

Айқын да анық дифракциялық суретті алу және бақылау үшін дифракциялық торды пайдаланады. Дифракциялық тoр дегеніміз — жарық дифракциясы байқалатын тосқауылдар және саңылаулардың жиынтығы.

Дифракциялық торды реттелген дифракциялық тop және реттелмеген дифракциялық тop деп бөледі. Реттелген тор деп саңылаулары белгілі бір қатаң тәртіп бойынша орналаскан торларды, ал реттелмеген деп саңылаулары тәртіпсіз орналасқан торларды айтады. Геометриялық құрылысына қарай торларды жазық және кеңістіктік торлар деп те бөледі. Кеңістіктік реттелмеген торларға, мысалы, тұмандағы ауа тамшылары немесе мұз қиыршықтарының жиынтығы, көз кірпіктері жатады.

Жазық реттелген тор

Оны алмаз кескішпен жасалған параллель және бір-біріне өте жақын орналасқан саңылаулар мен тосқауылдар жиынтығынан дайындайды. Саңылаудың ені а, ал тосқауыл-штрихтің ені b болсын, сонда b + a = d тордың тұрақтысы немесе периоды деп аталады.

Жарықтың дифракциялық торда таралу процесін карастырайық. Монохроматтық сәулеленудің жазық шебі тор саңылауларының жазықтығына жетті дейік. Линзаның көмегімен барлық параллель шоқтарды экранға жинаймыз. Экранда φ бағытында таралатын параллель сәулелердің шоқтары жиналатын кез келген А нүктесін таңдап аламыз. Көрші екі саңылаудан шығатын жарық сәулелерінің жол айырымын 4.19-суреттің көмегімен оңай табамыз: A = dsinφ.

Егер Δ = 2kλ/2 болса, А нүктесінде максимум байқалады. Онда дифракциялық тор үшін келесі формула дұрыс:

$~d=sin(\phi )k\lambda$

Бұл формула арқылы максимумдардың бірінші, екінші, т.с.с. қатарларын табуға болады. Дифракциялық көрініс — бұл күңгірт аралықтармен бөлінген түрлі-түсті жолақтар қатары. Саңылаудан ақ жарық жібергенде орталықтағы ақ дақтың екі шетінен бірінші, екінші, т.с.с. қатармен орналасқан боялған спектрлер көрінеді.

Сонымен бірге толқын ұзындығы артқан сайын (қызыл жарық) осы толқынның максимумы байқалатын бұрышы үлкен болады. Егер орға көк жарық түсірілсе, онда барлық максимумдар көк түске боялады (4.13) формуладан бір толқын ұзындығы үшін бірнеше максимумдардың байқалуы мүмкін екенін көреміз. n = 0, бұрыш φ = 0 болады, яғни максимум аламыз. Бұл нөлінші ретті максимум деп аталады.

Жарық толқынының ұзындығын анықтау

Жарық толқынының ұзындығын табу үшін 4.20-суретте көрсетілген аспап пайдаланылады. Миллиметрлік бөліктері бар ұзын сызғыштың бір ұшына қарай оның бойымен еркін қозғалатын етіп экран орналастырылады. Экранның ортасында саңылау бар. Сызғыштың екінші ұшына дифракциялық торды орнатамыз.

Top және саңылау арқылы жарық көзіне қарасақ, онда біз экранның қара фонында саңылаудың екі жағынан дифракциялық спектрлердің бірінші, екінші және т.с.с. реттерін көреміз. Дифракциялық тордың формуласын пайдаланып және өте аз бұрыш үшін sinφ ~ tgφ деп алуға болатынын және 4.20-суреттен tgφ = a/L екенін ескеріп, жарық толқынының ұзындығын есептейміз:

$~\lambda ={dsin(\phi ) \over k}={dtg(\phi ) \over k}={dasin \over kL}$

мұндағы d — тордың периоды, a — саңылаудан анықталатын толқын ұзындығы спектрінің сызығына дейінгі кашықтық, L — дифракциялық тордан экранға дейінгі сызғыш бойымен алғандағы қашықтық.