Difraksi cahaya oleh kisi difraksi. Spektrum difraksi Mengapa kisi difraksi menguraikan cahaya putih?

Cahaya putih dan cahaya kompleks apa pun dapat dianggap sebagai superposisi gelombang monokromatik dengan panjang gelombang berbeda, yang berperilaku independen ketika difraksi oleh kisi. Oleh karena itu, kondisi (7), (8), (9) untuk setiap panjang gelombang akan dipenuhi pada sudut yang berbeda, yaitu. komponen monokromatik dari cahaya yang datang pada kisi akan tampak terpisah secara spasial. Himpunan maksimum difraksi utama orde ke-m (m≠0) untuk semua komponen monokromatik cahaya yang datang pada kisi disebut spektrum difraksi orde ke-m.

Posisi maksimum difraksi utama orde nol (maksimum pusat φ=0) tidak bergantung pada panjang gelombang, dan untuk cahaya putih akan terlihat seperti garis putih. Spektrum difraksi orde ke-m (m≠0) untuk cahaya putih datang berbentuk pita warna yang berisi semua warna pelangi, dan untuk cahaya kompleks berupa sekumpulan garis spektral yang bersesuaian dengan monokromatik. komponen yang terjadi pada kisi difraksi cahaya kompleks (Gbr. 2).

Kisi difraksi sebagai perangkat spektral memiliki ciri-ciri utama sebagai berikut: resolusi R, dispersi sudut D dan daerah dispersi G.

Perbedaan terkecil dalam panjang gelombang dua garis spektral δλ, di mana peralatan spektral menyelesaikan garis-garis ini, disebut jarak penyelesaian spektral, dan nilainya adalah resolusi peralatan.

Kondisi resolusi spektral (kriteria Rayleigh):

Garis spektrum dengan panjang gelombang yang berdekatan λ dan λ’ dianggap terselesaikan jika pola difraksi maksimum utama untuk satu panjang gelombang bertepatan pada posisinya dengan minimum difraksi pertama dalam urutan yang sama untuk gelombang lain.

Dengan menggunakan kriteria Rayleigh kita peroleh:

, (10)

dimana N adalah jumlah garis (celah) kisi yang terlibat dalam difraksi, m adalah orde spektrum difraksi.

Dan resolusi maksimum:

, (11)

dimana L adalah lebar total kisi difraksi.

Dispersi sudut D adalah besaran yang didefinisikan sebagai jarak sudut antara arah untuk dua garis spektrum yang berbeda panjang gelombangnya sebesar 1

Dan
.

Dari kondisi difraksi utama maksimum

(12)

Daerah dispersi G adalah lebar maksimum interval spektral Δλ, dimana masih belum ada tumpang tindih spektrum difraksi orde tetangga

, (13)

dimana λ adalah batas awal interval spektral.

Deskripsi instalasi.

Tugas menentukan panjang gelombang menggunakan kisi difraksi adalah mengukur sudut difraksi. Pengukuran dalam karya ini dilakukan dengan goniometer (busur derajat).

Goniometer (Gbr. 3) terdiri dari bagian-bagian utama berikut: alas dengan meja (I), di mana skala utama dalam derajat dicetak (dial –L); sebuah kolimator (II) yang dipasang secara kaku pada alasnya dan sebuah tabung optik (III) yang dipasang pada sebuah cincin yang dapat berputar pada suatu sumbu yang melewati pusat panggung. Ada dua vernier N yang terletak saling berhadapan pada ring.

Kolimator adalah tabung dengan lensa F1, pada bidang fokusnya terdapat celah sempit S, lebar sekitar 1 mm, dan lensa okuler O yang dapat digerakkan dengan benang indeks H.

Data instalasi:

Harga pembagian terkecil skala utama goniometer adalah 1 0.

Harga pembagian vernier adalah 5.

Konstanta kisi difraksi
, [mm].

Lampu merkuri (DRSh 250 – 3), yang memiliki spektrum emisi terpisah, digunakan sebagai sumber cahaya dalam pekerjaan laboratorium. Karya ini mengukur panjang gelombang garis spektral paling terang: biru, hijau dan dua kuning (Gbr. 2b).

Dalam fisika, difraksi cahaya adalah fenomena penyimpangan dari hukum optik geometris selama perambatan gelombang cahaya.

Syarat " difraksi" berasal dari bahasa Latin difraksi, yang secara harfiah berarti “gelombang yang membelok di sekitar rintangan”. Awalnya, fenomena difraksi dianggap seperti ini. Sebenarnya, ini adalah konsep yang jauh lebih luas. Meskipun adanya hambatan pada jalur gelombang selalu menimbulkan difraksi, namun dalam beberapa kasus gelombang dapat membelok mengelilinginya dan menembus daerah bayangan geometris, dalam kasus lain gelombang hanya dibelokkan ke arah tertentu. Penguraian gelombang sepanjang spektrum frekuensi juga merupakan manifestasi difraksi.

Bagaimana difraksi cahaya terwujud?

Pada medium homogen transparan, cahaya merambat lurus. Mari kita letakkan layar buram dengan lubang kecil berbentuk lingkaran di jalur berkas cahaya. Pada layar observasi yang terletak di belakangnya pada jarak yang cukup jauh, kita akan melihat gambar difraksi: bergantian cincin terang dan gelap. Jika lubang di layar berbentuk celah, pola difraksinya akan berbeda: alih-alih lingkaran, kita akan melihat garis-garis terang dan gelap bergantian paralel. Apa yang menyebabkan munculnya mereka?

Prinsip Huygens-Fresnel

Mereka mencoba menjelaskan fenomena difraksi pada zaman Newton. Namun hal ini tidak mungkin dilakukan berdasarkan teori sel darah cahaya yang ada pada saat itu.

Christian Huygens

Pada tahun 1678, ilmuwan Belanda Christiaan Huygens memperoleh prinsip yang dinamai menurut namanya setiap titik muka gelombang(permukaan yang dicapai gelombang) adalah sumber gelombang sekunder baru. Dan selubung permukaan gelombang sekunder menunjukkan posisi muka gelombang yang baru. Prinsip ini memungkinkan untuk menentukan arah pergerakan gelombang cahaya dan membangun permukaan gelombang dalam berbagai kasus. Namun dia tidak bisa menjelaskan fenomena difraksi.

Agustinus Jean Fresnel

Bertahun-tahun kemudian, pada tahun 1815 fisikawan PerancisAgustinus Jean Fresnel mengembangkan prinsip Huygens dengan memperkenalkan konsep koherensi dan interferensi gelombang. Setelah melengkapi prinsip Huygens dengan mereka, dia menjelaskan penyebab difraksi melalui interferensi gelombang cahaya sekunder.

Apa itu interferensi?

Gangguan disebut fenomena superposisi koheren(memiliki frekuensi getaran yang sama) gelombang terhadap satu sama lain. Akibat dari proses ini, gelombang-gelombang tersebut saling menguatkan atau melemahkan satu sama lain. Kami mengamati interferensi cahaya dalam optik sebagai garis terang dan gelap yang bergantian. Contoh mencolok dari interferensi gelombang cahaya adalah cincin Newton.

Sumber gelombang sekunder merupakan bagian dari muka gelombang yang sama. Oleh karena itu mereka koheren. Artinya akan terjadi interferensi antara gelombang sekunder yang dipancarkan. Pada titik-titik di ruang angkasa dimana gelombang cahaya semakin kuat, kita melihat cahaya (iluminasi maksimum), dan ketika gelombang-gelombang tersebut saling menghilangkan, kita melihat kegelapan (iluminasi minimum).

Dalam fisika, dikenal dua jenis difraksi cahaya: difraksi Fresnel (difraksi lubang) dan difraksi Fraunhofer (difraksi celah).

Difraksi Fresnel

Difraksi seperti itu dapat diamati jika layar buram dengan lubang bundar sempit (bukaan) ditempatkan pada jalur gelombang cahaya.

Jika cahaya merambat lurus, kita akan melihat titik terang di layar pengamatan. Faktanya, saat cahaya melewati lubang, cahaya tersebut menyimpang. Di layar Anda dapat melihat cincin terang dan gelap konsentris (memiliki pusat yang sama) bergantian. Bagaimana mereka terbentuk?

Menurut prinsip Huygens-Fresnel, bagian depan gelombang cahaya, yang mencapai bidang lubang di layar, menjadi sumber gelombang sekunder. Karena gelombang-gelombang ini koheren, mereka akan berinterferensi. Akibatnya, di titik pengamatan kita akan mengamati lingkaran terang dan gelap yang bergantian (pencahayaan maksimum dan minimum).

Esensinya adalah sebagai berikut.

Bayangkan gelombang cahaya berbentuk bola merambat dari suatu sumber S 0 ke titik pengamatan M . Melalui intinya S permukaan gelombang berbentuk bola melewatinya. Mari kita bagi menjadi zona cincin sehingga jarak dari tepi zona ke titik M berbeda sebesar ½ panjang gelombang cahaya. Zona annular yang dihasilkan disebut zona Fresnel. Dan metode partisi itu sendiri disebut Metode zona Fresnel .

Jarak dari titik M ke permukaan gelombang zona Fresnel pertama sama dengan aku + ƛ/2 , ke zona kedua aku + 2ƛ/2 dll.

Setiap zona Fresnel dianggap sebagai sumber gelombang sekunder pada fase tertentu. Dua zona Fresnel yang berdekatan berada dalam antifase. Artinya gelombang sekunder yang timbul pada zona yang berdekatan akan saling melemahkan di titik pengamatan. Gelombang dari zona kedua akan meredam gelombang dari zona pertama, dan gelombang dari zona ketiga akan memperkuatnya. Gelombang keempat akan kembali melemahkan gelombang pertama, dan seterusnya. Akibatnya amplitudo total pada titik pengamatan akan sama dengan SEBUAH = SEBUAH 1 - SEBUAH 2 + SEBUAH 3 - SEBUAH 4 + ...

Jika suatu penghalang ditempatkan pada jalur cahaya yang hanya akan membuka zona Fresnel pertama, maka amplitudo yang dihasilkan akan sama dengan Sebuah 1 . Artinya, intensitas radiasi di titik pengamatan akan jauh lebih tinggi dibandingkan saat semua zona terbuka. Dan jika semua zona genap ditutup, intensitasnya akan meningkat berkali-kali lipat, karena tidak akan ada zona yang melemahkannya.

Zona genap atau ganjil dapat diblokir menggunakan alat khusus, yaitu pelat kaca yang diukir lingkaran konsentris. Perangkat ini disebut Piring fresnel.

Misalnya, jika jari-jari bagian dalam cincin gelap pelat bertepatan dengan jari-jari zona Fresnel ganjil, dan jari-jari bagian luar dengan jari-jari zona genap, maka dalam hal ini zona genap akan “dimatikan”, yang akan menyebabkan peningkatan penerangan pada titik pengamatan.

Difraksi Fraunhofer

Pola difraksi yang sangat berbeda akan muncul jika penghalang berupa layar dengan celah sempit ditempatkan pada jalur gelombang cahaya monokromatik datar yang tegak lurus arahnya. Alih-alih lingkaran konsentris terang dan gelap pada layar observasi, kita akan melihat garis-garis terang dan gelap bergantian. Garis paling terang akan ditempatkan di tengah. Saat Anda menjauh dari pusat, kecerahan garis akan berkurang. Difraksi ini disebut difraksi Fraunhofer. Ini terjadi ketika seberkas cahaya paralel mengenai layar. Untuk memperolehnya, sumber cahaya ditempatkan pada bidang fokus lensa. Layar observasi terletak pada bidang fokus lensa lain yang terletak di belakang celah.

Jika cahaya merambat lurus, maka pada layar kita akan mengamati garis cahaya sempit yang melalui titik O (fokus lensa). Tapi mengapa kita melihat gambaran yang berbeda?

Menurut prinsip Huygens-Fresnel, gelombang sekunder terbentuk pada setiap titik muka gelombang yang mencapai celah. Sinar yang datang dari sumber sekunder berubah arah dan menyimpang dari arah semula sebesar suatu sudut φ . Mereka berkumpul pada satu titik P bidang fokus lensa.

Mari kita bagi celah tersebut menjadi zona Fresnel sedemikian rupa sehingga perbedaan jalur optik antara sinar yang memancar dari zona tetangga sama dengan setengah panjang gelombang. ƛ/2 . Jika jumlah zona ganjil yang masuk ke dalam celah tersebut, maka pada titik tersebut R kita akan mengamati pencahayaan maksimal. Dan jika genap, maka minimumnya.

B · dosa φ= + 2 M ·ƛ/2 - kondisi intensitas minimum;

B · dosa φ= + 2( M +1)·ƛ/2 - kondisi intensitas maksimum,

Di mana M - jumlah zona, ƛ - panjang gelombang, B - lebar celah.

Sudut defleksi tergantung pada lebar slot:

dosa φ= M ·ƛ/ B

Semakin lebar celahnya, posisi minimum akan semakin bergeser ke arah tengah, dan maksimum di tengah akan semakin terang. Dan semakin sempit celahnya, pola difraksinya akan semakin lebar dan kabur.

Kisi difraksi

Fenomena difraksi cahaya digunakan pada suatu alat optik yang disebut kisi difraksi . Kita akan mendapatkan alat seperti itu jika kita menempatkan celah paralel atau tonjolan dengan lebar yang sama pada permukaan apa pun secara berkala atau menerapkan guratan pada permukaan. Jarak antara pusat celah atau tonjolan disebut periode kisi difraksi dan ditunjuk dengan surat itu D . Kalau per 1 mm kisi ada N coretan atau celah, lalu d = 1/ N mm.

Cahaya yang mencapai permukaan kisi dipecah oleh garis-garis atau celah menjadi berkas-berkas koheren yang terpisah. Masing-masing berkas tersebut mengalami difraksi. Akibat campur tangan, mereka menguat atau melemah. Dan di layar kita melihat garis-garis pelangi. Karena sudut defleksi bergantung pada panjang gelombang, dan setiap warna memiliki panjang gelombangnya sendiri, cahaya putih, yang melewati kisi difraksi, diuraikan menjadi suatu spektrum. Selain itu, cahaya dengan panjang gelombang lebih panjang dibelokkan dengan sudut yang lebih besar. Artinya, lampu merah dibelokkan paling kuat pada kisi difraksi, tidak seperti prisma, yang terjadi sebaliknya.

Karakteristik yang sangat penting dari kisi difraksi adalah dispersi sudut:

Di mana ∆ φ - perbedaan antara interferensi maksimal dua gelombang,

∆ƛ - jumlah perbedaan panjang dua gelombang.

k - nomor urut maksimum difraksi, dihitung dari pusat gambar difraksi.

Kisi difraksi dibagi menjadi transparan dan reflektif. Dalam kasus pertama, celah dipotong pada layar yang terbuat dari bahan buram atau guratan diterapkan pada permukaan transparan. Yang kedua, guratan diterapkan pada permukaan cermin.

Cakram padat yang familiar bagi kita semua adalah contoh kisi difraksi reflektif dengan periode 1,6 mikron. Bagian ketiga dari periode ini (0,5 mikron) adalah ceruk (trek suara) tempat penyimpanan informasi yang direkam. Itu menyebarkan cahaya. 2/3 sisanya (1,1 mikron) memantulkan cahaya.

Kisi difraksi banyak digunakan dalam instrumen spektral: spektrograf, spektrometer, spektroskop untuk pengukuran panjang gelombang yang tepat.

Perambatan berkas dalam medium homogen optik bersifat bujursangkar, namun di alam terdapat sejumlah fenomena yang dapat diamati penyimpangan dari kondisi tersebut.

Difraksi– fenomena gelombang cahaya yang membelok saat menemui rintangan. Dalam fisika sekolah, dua sistem difraksi dipelajari (sistem di mana difraksi diamati ketika sinar lewat):

• difraksi oleh celah (lubang persegi panjang)
• difraksi kisi (seperangkat celah yang berjarak sama satu sama lain)

— difraksi pada lubang persegi panjang (Gbr. 1).

Beras. 1. Difraksi celah

Misalkan sebuah bidang diberikan dengan celah lebar , di mana seberkas cahaya A jatuh pada sudut siku-siku. Sebagian besar cahaya melewati layar, tetapi sebagian sinar difraksi di tepi celah (yaitu menyimpang darinya). arah aslinya). Sinar-sinar ini kemudian berinteraksi satu sama lain sehingga membentuk pola difraksi pada layar (daerah terang dan gelap bergantian). Pertimbangan hukum interferensi cukup rumit, jadi kami akan membatasi diri pada kesimpulan utama.

Pola difraksi yang dihasilkan pada layar terdiri dari daerah bergantian dengan difraksi maxima (daerah paling terang) dan difraksi minima (daerah paling gelap). Pola ini simetris terhadap berkas cahaya pusat. Posisi maksimum dan minimum dijelaskan oleh sudut relatif terhadap vertikal di mana keduanya terlihat, dan bergantung pada ukuran celah dan panjang gelombang radiasi yang datang. Posisi daerah-daerah tersebut dapat diketahui dengan menggunakan beberapa hubungan:

• untuk difraksi maksimal

Maksimum difraksi nol adalah titik pusat pada layar di bawah celah (Gbr. 1).

• untuk minimum difraksi

Kesimpulan: sesuai dengan kondisi soal, perlu dicari: difraksi maksimum atau minimum harus dicari dan hubungan yang sesuai (1) atau (2) harus digunakan.

Difraksi dengan kisi difraksi.

Kisi difraksi adalah sistem yang terdiri dari celah-celah bergantian yang berjarak sama satu sama lain (Gbr. 2).

Beras. 2. Kisi difraksi (sinar)

Seperti halnya celah, pola difraksi akan diamati pada layar setelah kisi difraksi: area terang dan gelap bergantian. Keseluruhan gambar merupakan hasil interferensi sinar cahaya satu sama lain, namun gambar dari celah yang satu akan dipengaruhi oleh sinar dari celah yang lain. Maka pola difraksi harus bergantung pada jumlah celah, ukuran dan kedekatannya.

Mari perkenalkan konsep baru - konstanta kisi difraksi:

Maka posisi maxima dan minima difraksi:

• untuk maksimum difraksi utama(Gbr. 3)

Dari relasinya D dosa j =ml jelas bahwa posisi maxima utama, kecuali yang sentral ( M= 0), pada pola difraksi dari celah kisi bergantung pada panjang gelombang cahaya yang digunakan aku. Oleh karena itu, jika kisi-kisi disinari dengan cahaya putih atau cahaya non-monokromatik lainnya, maka nilainya berbeda aku semua maxima difraksi, kecuali yang sentral, akan dipisahkan secara spasial. Akibatnya, pada pola difraksi suatu kisi yang disinari cahaya putih, maksimum pusat akan tampak seperti garis putih, dan sisanya akan tampak seperti garis pelangi, yang disebut spektrum difraksi pertama ( M= ± 1), detik ( M= ± 2), dst. urutan besarnya. Pada spektrum setiap orde, sinar merah akan paling menyimpang (dengan nilai yang besar aku, sejak dosa J ~ 1 / aku), dan yang paling kecil - ungu (dengan nilai lebih rendah aku). Semakin banyak celah, semakin jelas spektrumnya (dalam hal pemisahan warna) N berisi kisi-kisi. Hal ini mengikuti fakta bahwa setengah lebar linier maksimum berbanding terbalik dengan jumlah celah N). Jumlah maksimum spektrum difraksi yang diamati ditentukan oleh relasi (3,83). Dengan demikian, kisi difraksi menguraikan radiasi kompleks menjadi komponen monokromatik individu, yaitu. melakukan analisis harmonik terhadap kejadian radiasi di atasnya.

Properti kisi difraksi untuk menguraikan radiasi kompleks menjadi komponen harmonik digunakan dalam perangkat spektral - perangkat yang digunakan untuk mempelajari komposisi spektral radiasi, mis. untuk mendapatkan spektrum emisi dan menentukan panjang gelombang dan intensitas semua komponen monokromatiknya. Diagram skema peralatan spektral ditunjukkan pada Gambar. 6. Cahaya dari sumber yang diteliti memasuki celah masuk S perangkat yang terletak di bidang fokus lensa kolimator L 1 . Gelombang bidang yang terbentuk ketika melewati kolimator jatuh pada elemen pendispersi D, yang menggunakan kisi difraksi. Setelah pemisahan spasial berkas oleh elemen pendispersi, lensa keluaran (ruang). L Gambar 2 menciptakan gambar monokromatik dari celah masuk dalam radiasi dengan panjang gelombang berbeda pada bidang fokus F. Gambar-gambar ini (garis spektrum) secara keseluruhan merupakan spektrum radiasi yang diteliti.

Sebagai perangkat spektral, kisi difraksi dicirikan oleh dispersi sudut dan linier, wilayah dispersi bebas, dan resolusi. Sebagai perangkat spektral, kisi difraksi dicirikan oleh dispersi sudut dan linier, wilayah dispersi bebas, dan resolusi.

Dispersi sudut Dj mencirikan perubahan sudut defleksi J sinar ketika panjang gelombangnya berubah aku dan didefinisikan sebagai

Dj= dj / dl,

Di mana dj- jarak sudut antara dua garis spektrum yang berbeda panjang gelombangnya sebesar dl. Membedakan rasio D dosa j =ml, kita mendapatkan D karena J× j¢l = M, Di mana

Dj = j¢l = M / D karena J.

Dalam sudut kecil cos J@ 1, sehingga kita dapat menempatkan

Dj@m / D.

Dispersi linier diberikan oleh

D l = dl / dl,

Di mana dl– jarak linier antara dua garis spektrum yang berbeda panjang gelombangnya dl.

Dari Gambar. 3.24 jelas bahwa dl = F 2 dj, Di mana F 2 – panjang fokus lensa L 2. Dengan mempertimbangkan hal ini, kita memperoleh hubungan yang menghubungkan dispersi sudut dan linier:

D l = F 2 Dj.

Spektrum ordo tetangga mungkin tumpang tindih. Kemudian peralatan spektral menjadi tidak cocok untuk mempelajari bagian spektrum yang bersangkutan. Lebar maksimumD aku interval spektral radiasi yang diteliti, di mana spektrum orde tetangganya belum tumpang tindih, disebut daerah dispersi bebas atau daerah dispersi peralatan spektral. Biarkan panjang gelombang radiasi yang datang pada kisi berada pada kisaran dari aku sebelum aku+D aku. Nilai D maksimum aku, yang spektrumnya belum tumpang tindih, dapat ditentukan dari kondisi tumpang tindih ujung kanan spektrum M-urutan panjang gelombang aku+D aku ke ujung kiri spektrum

(M+ 1) urutan panjang gelombang aku, yaitu dari kondisi tersebut

D dosa J = M(aku+D aku) = (M + 1)aku,

D aku = aku / M.

Resolusi R perangkat spektral mencirikan kemampuan perangkat untuk secara terpisah menghasilkan dua garis spektral yang berdekatan dan ditentukan oleh rasio

R = aku / d l,

Di mana d l– perbedaan minimum panjang gelombang dua garis spektral di mana garis-garis ini dianggap sebagai garis spektral yang terpisah. Ukuran d l disebut jarak spektral yang dapat diselesaikan. Karena difraksi pada bukaan lensa aktif L 2, setiap garis spektral digambarkan oleh peralatan spektral bukan dalam bentuk garis, melainkan dalam bentuk pola difraksi, yang distribusi intensitasnya berbentuk fungsi sinc 2. Karena garis spektrum dengan berbeda

Jika panjang gelombang ini tidak koheren, maka pola difraksi yang dihasilkan oleh garis-garis tersebut akan menjadi superposisi sederhana pola difraksi dari setiap celah secara terpisah; intensitas yang dihasilkan akan sama dengan jumlah intensitas kedua garis. Menurut kriteria Rayleigh, garis spektrum dengan panjang gelombang yang sama aku Dan aku + d l dianggap diperbolehkan jika mereka berada pada jarak ini d l bahwa maksimum difraksi utama suatu garis bertepatan pada posisinya dengan minimum difraksi pertama garis lainnya. Dalam hal ini, penurunan terbentuk pada kurva distribusi intensitas total (Gbr. 3.25) (kedalamannya sama dengan 0,2 SAYA 0 , dimana SAYA 0 adalah intensitas maksimum, sama untuk kedua garis spektral), yang memungkinkan mata melihat gambar seperti garis spektral ganda. Jika tidak, dua garis spektral yang berjarak berdekatan dianggap sebagai satu garis melebar.

Posisi M maksimum difraksi utama yang sesuai dengan panjang gelombang aku, ditentukan oleh koordinat

x¢m = F tg j@f dosa J = ml f/ D.

Demikian pula kita menemukan posisinya M-maksimum sesuai dengan panjang gelombang aku + d l:

x¢¢ m = m(aku + d l) F / D.

Jika kriteria Rayleigh terpenuhi, jarak antara titik maksimum tersebut adalah

D x = x¢¢m - x¢m= md aku f / D

sama dengan setengah lebarnya dx =l f / d(di sini, seperti di atas, kita menentukan setengah lebar dengan intensitas pertama nol). Dari sini kita temukan

d l= aku / (M N),

dan, oleh karena itu, resolusi kisi difraksi sebagai perangkat spektral

Jadi, resolusi kisi difraksi sebanding dengan jumlah celah N dan urutan spektrum M. Menempatkan

m = m maks @D / aku,

kami mendapatkan resolusi maksimum:

R maks = ( aku /d l) maks = m maks N@L/ aku,

Di mana L = Tidak– lebar bagian kerja kisi-kisi. Seperti yang dapat kita lihat, resolusi maksimum kisi slot hanya ditentukan oleh lebar bagian kerja kisi dan panjang gelombang rata-rata radiasi yang diteliti. Penuh arti R max , mari kita cari interval panjang gelombang minimum yang dapat diselesaikan:

(d l) menit @l 2 / L.

fenomena dispersi ketika cahaya putih dilewatkan melalui prisma (Gbr. 102). Saat keluar dari prisma, cahaya putih terurai menjadi tujuh warna: merah, jingga, kuning, hijau, biru, nila, ungu. Cahaya merah paling sedikit menyimpang, cahaya ungu paling menyimpang. Hal ini menunjukkan bahwa kaca memiliki indeks bias tertinggi untuk cahaya ungu, dan terendah untuk cahaya merah. Cahaya dengan panjang gelombang berbeda merambat dalam medium dengan kecepatan berbeda: ungu dengan kecepatan terendah, merah dengan kecepatan tertinggi, karena n= c/v,

Sebagai hasil dari lewatnya cahaya melalui prisma transparan, diperoleh susunan gelombang elektromagnetik monokromatik yang teratur dalam rentang optik - sebuah spektrum.

Semua spektrum dibagi menjadi spektrum emisi dan spektrum serapan. Spektrum emisi diciptakan oleh benda-benda bercahaya. Jika gas dingin yang tidak memancarkan emisi ditempatkan pada jalur sinar yang datang pada prisma, maka garis-garis gelap akan muncul dengan latar belakang spektrum kontinu sumbernya.

Lampu

Cahaya adalah gelombang transversal

Gelombang elektromagnetik adalah perambatan medan elektromagnetik bolak-balik, dan kekuatan medan listrik dan magnet tegak lurus satu sama lain dan terhadap garis rambat gelombang: gelombang elektromagnetik bersifat transversal.

Cahaya terpolarisasi

Cahaya terpolarisasi adalah cahaya yang arah osilasi vektor cahayanya diatur dalam beberapa cara.

Cahaya jatuh dari medium dengan layar besar. Pembiasan ke dalam medium dengan jumlah yang lebih sedikit

Metode untuk menghasilkan cahaya terpolarisasi linier

Kristal birefringent digunakan untuk menghasilkan cahaya terpolarisasi linier dalam dua cara. Yang pertama mereka gunakan kristal yang tidak memiliki dikroisme; Mereka digunakan untuk membuat prisma yang terdiri dari dua prisma segitiga dengan orientasi sumbu optik yang sama atau tegak lurus. Di dalamnya, salah satu sinar dibelokkan ke samping, sehingga hanya satu sinar terpolarisasi linier yang muncul dari prisma, atau kedua sinar keluar, tetapi dipisahkan oleh sudut yang besar. Di dalam metode kedua digunakan kristal sangat dikroik, di mana salah satu sinarnya diserap, atau lapisan tipis - polaroid dalam bentuk lembaran dengan luas yang luas.

Hukum Brewster

Hukum Brewster adalah hukum optik yang menyatakan hubungan indeks bias dengan sudut di mana cahaya yang dipantulkan dari antarmuka akan terpolarisasi sempurna pada bidang yang tegak lurus bidang datang, dan berkas bias terpolarisasi sebagian pada bidang tersebut. kejadiannya, dan polarisasi sinar bias mencapai nilai terbesarnya. Mudah untuk menentukan bahwa dalam hal ini sinar pantul dan sinar bias saling tegak lurus. Sudut yang bersesuaian disebut sudut Brewster.

Hukum Brewster: , dimana n21 adalah indeks bias medium kedua relatif terhadap medium pertama, θBr adalah sudut datang (sudut Brewster)

Hukum Pemantulan Cahaya

Hukum pemantulan cahaya - menetapkan perubahan arah rambat sinar cahaya sebagai akibat pertemuan dengan permukaan pemantulan (cermin): sinar datang dan sinar pantul terletak pada bidang yang sama dengan garis normal permukaan pemantulan di titik datang, dan garis normal ini membagi sudut antara sinar-sinar menjadi dua bagian yang sama besar. Rumusan yang banyak digunakan tetapi kurang tepat "sudut datang sama dengan sudut pantul" tidak menunjukkan arah pantulan sinar yang tepat

Hukum pemantulan cahaya terdiri dari dua pernyataan:

1. Sudut datang sama dengan sudut pantul.

2. Sinar datang, sinar pantul, dan garis tegak lurus yang direkonstruksi di titik datang sinar terletak pada bidang yang sama.

Hukum pembiasan

Ketika cahaya berpindah dari satu medium transparan ke medium transparan lainnya, arah rambatnya berubah. Fenomena ini disebut pembiasan. Hukum pembiasan cahaya menentukan posisi relatif berkas datang, dibiaskan dan tegak lurus terhadap antarmuka antara dua media.

Hukum pembiasan cahaya menentukan posisi relatif sinar datang AB (Gbr. 6), sinar bias DB dan tegak lurus CE terhadap antarmuka yang dipulihkan pada titik datang. Sudut a disebut sudut datang, dan sudut b disebut sudut bias.