Физика

за сваког по нешто

Дифракциона решетка

Преузми Word документ

Када се светлост пропушта кроз један отвор интерференциона слика нема велику осветљеност. То се дешава зато што је површина отвора мала, па не пропушта довољно светлости. Зато се уместо једног прореза користи велики број блиских паралелних прореза. Систем од великог броја блиских паралелних прореза назива се дифракциона или оптичка решетка. Оптичке дифракционе решетке се обично израђују тако што се на стакленој планпаралелној плочи дијамантским ножем урезује велики број танких зареза (неколико стотина зареза на 1mm). Зарези су паралени и на једнаким мећусобним растојањима.

difrakciona resetka 1

Код овакве дифракционе решетке улогу пукотина (отвора) кроз које пролази светлост имају неоштећени делови стаклене плоче (делови између урезаних зареза). Светлост се на зарезима дифузно расејава.

Савремена дифракционе решетке израђују се фото-поступком, као тамне и светле линије на филму. На овај начин се добија дифракциона решетка са већим бројем линија по јединици дужине.

difrakciona resetka 3

Основне карактеристике решетке су број прореза (отвора) по јединици дужине N и константа решетке d. Константа дифракционе решетке представља размак између два суседна прореза.

d=a+b

a – ширина пропусног дела

b – ширина зареза

Picture1

d=\frac{1}{N}

Када светлосни сноп падне на дифракциону решетку, тада се сваки прорез понаша као нови извор таласа. Због интерференције таласа који се емитују из појединих прореза на заклону се образује интерференциона слика са светлим и тамним пругама. Интерференциона слика настаје због дифракције на свакој пукотини, као и због интерференције између снопова светлости који настају на пукотинама.

difrakciona resetka 5

difrakciona resetka 8difrakciona resetka 7

Из дифракционе светлости на сваком прорезу посматрамо по један зрак, који се простире под углом q у односу на нормалу. Сви ови зраци се помоћу сочива скупљају у једну тачку на заклону. Они ће се максимално појачавати ако је разлика путева суседних зракова

\Delta s=k\lambda

а максимално ће ослабити ако је

\Delta s=\left ( 2k+1 \right ) \frac{\lambda }{2}

Светла пруга у средини назива се пруга нултог реда (k=0), прве пруге лево и десно су пруге 1. реда (k=1), затим следе пруге 2. реда (k=2), 3. реда (k=3) итд.

difrakciona resetka 10

За рад са дифракционом решетком значајне су светле пруге, јер се мерење помоћу њих изводи много лакше.

2017-03-12_10-38-01

sin\theta = \frac{\Delta s }{d}              \Delta s=k\lambda

Једначина дифракционе решетке:

k\lambda= d sin\theta

k=0, \pm 1, \pm 2, \pm 3,...

Из једначине дифракционе решетке се види да угао q зависи од таласне дужине употребљене светлости. Због тога се дифракциона слика једне решетке разликује за светлост различитих таласних дужина.

Када се кроз решетку пропусти светлост одређене боје (монохроматска) , максимуми ће бити исте боје.

Ако на дифракциону решетку пада полихроматска светлост, онда ће њене компоненте таласних дужина \lambda _{1}, \lambda _{2}, \lambda _{3}...  посебно градити своје интерференционе слике. Свака светла пруга ће се формирати у виду спектра.

Ако на решетку пада светлост беле боје централни максимум ће бити бео, а максимуми виших редова се разлажу у спектар. Распоред боја у спектру добија се на основу једначине дифракционе решетке. Црвена светлост има највећу таласну дужину па скреће највише, а љубичаста најмање.

 

 

 

 

Додатак:

 

 

Дифракција светлости Дифракција X-зрака