Жарықтың дифракциясы. Есеп шығару. Физика, 11 сынып, қосымша материал 2.

Жарық дифракциясы. Дифракциялық тор

 Жарық дифракциясы деп жарық толқындарының өзiнiң алдында кездескен кедергiлердi орап өту қабiлетiн айтады. Дифракция құбылысы жарықтың толқындық қасиетiнiң айқын дәлелi болып табылады. Бұл құбылыс геометриялық оптика заңдылықтарының қай кезде бұзылатындығына нұсқайды.

 Дифракцияның сандық теориясы, яғни бұл құбылыстың әсерiнен экрандағы жарық интенсивтiлiгiнiң өзгерiп таралуын түсiндiру Гюйгенс-Френель принципiне негiзделген. Бұл принцип былай дейдi :

 1. Жарық толқындары келiп жеткен беттiң әрбiр нүктесi өз кезегiнде жаңа толқын көздерi болып табылады

 2. Бұл жаңа толқын көздерi бiр-бiрiне когеренттi. Ал кеңiстiктiң кез-келген нүктесiндегi жарықтың интенсивтiлiгi осы когеренттi жаңа көздерден тараған толқындардың интерференциясының салдары болып табылады.

Гюйгенс-Френель принципi дифракциялық бейнелермен қатар жарықтың түзу сызық бойымен таралу себебiн де түсiндiредi.

Жарық дифракциясының бiр жарқын мысалы оның тар жолақ саңылаулар арқылы өткен кездегi дифракциясы.

Дифракциялық тор деп бiр-бiрiне жақын, әрi параллель орналасқан тар жолақ саңылаулар жүйесiнен тұратын спектральдық құралды айтады (6- сурет ). Мұндағы a - күңгiрт жолақтың енi, b – саңылаудың енi, ал d=a+b (4) – дифракциялық тордың тұрақтысы, периоды деп аталады.

 Қазiргi кезде қолданылатын дифракциялық

торлардың бiр миллиметрiне 2000–ға дейiн

саңылаулар салынады. Гюйгенс-Френель

принципiне сәйкес мұндай әрбiр саңылау өз

кезегiнде жаңа когеренттi толқын көздерi

болып табылады да бұл көзден туындылаған

толқындар бiр-бiрiмен интерференцияланады.

Егер дифракциялық торға перпендикуляр

бағытта параллель жарық сәулелерi түсетiн

болса, онда линзаның фокальдық жазықтығында

орналасқан экранда қандай да бiр φ бұрышымен

дифракциялық максимумдар байқалады.

7- суреттен көрiнiп тұрғанындай бұл

максимумдар мынадай шарттарды

қанағаттандырады:

d sinφ = n λ (5)

мұндағы n=0, 1, 2, … - бас максимумдар ретi деп аталады.

Дифракциялық торға монохроматты жарық шоғы түскенде жарық шоқтарын бөліп тұратын өте енсіз күңгірт жолақтар, яғни сызықтар пайда болады.

Егер ақ жарық түссе, дифракциялық жолақтар толқын ұзындықтарына қарай қызылдан күлгін түске дейін жіктеледі. Орталық ашық жолақтан оң және сол жағында түрлі түсті жолақтар болады. Жарықтың әр түрлі түске жіктелуін дифракциялық спектрлер дейді. Дифракциялық торлар күрделі жарық құрамын зерттеу үшін пайдалынылады, оны спектрометр деп атайды.

Дифракция құбылысын байқау үшін саңылаулар арақашықтығы түскен толқын ұзындығымен шамалас болуға тиіс.

Дифракциялық торлар жарықты спектрлерге жiктеу үшiн, сонымен қатар жарықтың белгiсiз толқын ұзындығын анықтау үшiн де қолданылады.

• Жарық дифракциясы дегеніміз не?
• Гюйгенс-Френель принципінің тұжырымдамасы?
• Дифракциялық тор дегеніміз не?
• Дифракциялық тор периоды дегеніміз не?
• Интерференцияның максимумдар шарты қандай?
• Гюйгенс-Френель принципі негізінде дифракциялық торда ақ жарықтың бірнеше спектрге жіктелуін қалай түсіндіруге болады?