Закон кулона и область его применения. Электростатика раздел, изучающий статические (неподвижные) заряды и связанные с ними электрические поля
 Скачать 1.66 Mb.
|
40)Дифракция Фраунгофера от щели :Пусть на очень длинную узкую прямоугольную щель ширины b падает по нормали к ней плоская световая волна. Поместим за щелью собирающую линзу, а в фокальной плоскости линзы экран. Волновые поверхности падающей волны, плоскость щели и экран параллельны друг другу. Согласно принципу Гюйгенса – Френеля элементарные участки открытой части волновой поверхности являются источниками вторичных волн. Разобьем открытую часть волновой поверхности на N параллельных краям щели элементарных зон ширины b/N. Каждая зона создаёт в точке P колебание , амплитуда которого, очевидно, обратно пропорциональна число зон N : A=A0/N Линза собирает в фокальной плоскости плоские волны. Поэтому множитель 1/r будет отсутствовать в формуле расчёта амплитуды. Разность хода лучей, идущих от краёв щели, равна :  Поскольку мы имеем дело с многолучевой интерференцией, то формула для расчёта амплитуды будет таковой :  Поскольку интенсивность света равна квадрату амплитуды, то :  Дифракционной решеткой называется оптический прибор, состоящий из большого числа одинаковых, отстоящих друг от друга на одно и то же расстояние щелей. Расстояние d между серединами соседних щелей называется периодом решетки.  Расположим параллельно решетке собирающую линзу, в фокальной плоскости которой поместим экран. Выясним характер дифракционной картины, получающейся на экране при падении на решетку плоской световой волны. Каждая из щелей даёт на экране картину. Картины от всех щелей придутся на одно и то же место экрана. Если бы колебания, приходящие в точку P экрана от различных щелей , были некогерентными , результирующая картина от N щелей отличалась бы от картины, создаваемой одной щелью, лишь тем, что интенсивность всех максимумов возросла бы в N раз. Мы предполагаем, что длина пространственной когерентности падающей волны намного превышает длину решетки, так что колебания от всех щелей можно считать когерентными. Дифракционная картина на решетке определяется как результат взаимной интерференции волн, идущих от всех щелей, т.е. в дифракционной решетке осуществляется многолучевая интерференция. Т.к. щели находятся друг от друга на одинаковых расстояниях, то разности хода лучей, идущих от двух соседних щелей, будут для данного направления φ одинаковы в пределах всей дифракционной решетки.  b -ширина щели; а - ширина непрозрачного участка; (1) В направлениях, в которых наблюдается минимум для одной щели, будут минимумы и в случае N щелей, т.е. условие главных минимумов дифракционной решетки будет аналогично условию минимумов для щели:  (2)- условие главных минимумов. Условие максимумов; те случаи φ, которые удовлетворяют максимумам для одной щели, могут быть либо максимумами, либо минимумами, т.к. всё зависит от разности хода между лучами. Условие главных максимумов:  (3)Эти максимумы будут расположены симметрично относительно центрального (нулевого m= 0) максимума. Условия для добавочных минимумов имеет вид:  , где  .Количество щелей определяет световой поток через решетку. Чем их больше, тем большая энергия переносится волной через нее. Кроме того, чем больше число щелей, тем больше дополнительных минимумов помещается между соседними максимумами. Следовательно, максимумы будут более узкими и более интенсивными (рис. 9.8).  Угловая ширина главных максимумов обратно пропорциональна длине дифракционной решетки Nd и возрастает с увеличением порядка максимума. Для m – го главного максимума угловая ширина равна :  |