Партнерка на США и Канаду по недвижимости, выплаты в крипто
- 30% recurring commission
- Выплаты в USDT
- Вывод каждую неделю
- Комиссия до 5 лет за каждого referral
Конструкции дифракционных решеток
Дифракционные решетки делятся на прозрачные и отражательные. Прозрачные решетки изготавливаются из стеклянных или кварцевых пластинок, на поверхность которых с помощью специальной машины наносится алмазным резцом ряд параллельных штрихов. Промежутки между штрихами служат щелями.
Отражательные решетки наносятся алмазным резцом на поверхность металлического зеркала. Вогнутая отражательная решетка, сама (без линзы) фокусирует дифракционные спектры.
Лучшие решетки имеют период менее 1 мкм, число штрихов в таких решетках достигает 1200 на миллиметр (d ≈ 0,8 мкм). Из формулы для главного максимума дифракционной решетки (4.3.21) следует, что спектры второго порядка в видимом свете при таком периоде не наблюдаются, т. е. во весь экран разворачивается наиболее яркий спектр 1 порядка. Таким образом, максимальный порядок спектра решетки равен единице. Длина подобных решеток около 200 мм, общее число штрихов достигает 200 тысяч. При фокусном расстоянии прибора F' = 2 м длина видимого спектра 1-го порядка составляет в этом случае более 700 мм.
В настоящее время для создания дифракционных решеток применяются лазерные технологии.
3.7.7. Дифракция на пространственных решетках
Условия прохождения света через обычную дифракционную решетку периодически изменяются только в одном направлении, перпендикулярном оси каждой щели. Поэтому такую решетку называют одномерной. В тоже время наблюдается и практически используется дифракция на пространственных решетках, например, дифракция рентгеновских лучей на кристаллах.
Дифракция рентгеновских лучей. Формула Вульфа – Брэггов
Рентгеновские лучи – это электромагнитные волны с малой длиной волны. Длина волны рентгеновского излучения порядка 10-10 м. Дифракцию рентгеновских лучей на обычных решетках наблюдать не удается из-за малой длины волны. Ее наблюдают на кристаллах, которые представляют собой пространственные решетки. Эти пространственные дифракционные решетки состоят из упорядоченно расположенных частиц (атомов, ионов или молекул) кристалла. Расстояния между этими атомами и молекулами, т. е. периоды решетки очень малы (порядка 10-10 м). Поэтому при прохождении через кристаллы видимого света ( ) дифракцию наблюдать нельзя. Зато для значительно более коротковолнового, рентгеновского, излучения кристаллы являются идеальными естественными дифракционными решетками.
Русский физик Г. В. Вульф и англичане отец и сын Брэгги предложили простой метод расчета дифракции рентгеновского излучения в кристаллах (1913г.). Они исходили из предположения о том, что дифракцию рентгеновского излучения можно рассматривать как результат его отражения от системы параллельных сетчатых плоскостей кристалла (т. е. плоскостей, в которых лежат узлы кристаллической решетки). Это отражение в отличие от обычного осуществляется лишь при таких условиях падения лучей на кристалл, которые соответствуют интерференционным максимумам для лучей, отраженных от разных плоскостей.
| ||
Рисунок 4.3.21. – Дифракция рентгеновских лучей на кристалле |
На рисунке 4.3.21 показаны сечения двух соседних плоскостей кристалла АА' и ВВ'. Абсолютный показатель преломления всех сред для рентгеновского излучения близок к единице. Поэтому оптическая разность хода Δ между двумя лучами 
и 
, отражающимися от плоскостей АА' и ВВ', равна 
, где d—межплоскостное расстояние, а 
— угол между плоскостью АА' и падающими (отраженными) лучами (угол скольжения). Если длина волны рентгеновского излучения равна 
, то интерференционные максимумы в отраженных лучах должны удовлетворять условию Вульфа – Брэггов
(4.3.33)
где m=1; 2; … – порядок дифракционного максимума. Можно показать, что условие Вульфа – Брэггов вытекает как следствие из общих соотношений для дифракции плоских волн на пространственных решетках.
Применение дифракции рентгеновских лучей
Дифракцию рентгеновских лучей используют для спектрального анализа рентгеновского излучения, т. е. определения значений по известным параметрам кристаллических решеток d. На основе этих измерений проводят качественный и количественный анализ веществ и примесей в них. Также осуществляют рентгеноструктурный анализ кристаллов, т. е. исследуют строение кристаллических решеток и определяют межплоскостные расстояния d. Идея, такого анализа, впервые высказанная М. Лауэ (1912), явилась существенным вкладом в развитие физики твердого тела.
3.8. ГОЛОГРАФИЯ
3.8.1. Получение голограмм
1. Обычный фотографический метод получения изображений объектов основан на регистрации с помощью фотопластинки (или фотопленки) различий в интенсивности света, рассеиваемого разными малыми элементами поверхности объекта. Для этого при фотосъемке действительное изображение объекта в фотоаппарате проектируется на светочувствительную поверхность фотопластинки. Полученный негатив и отпечатанная с него позитивная фотография объекта - лишь приближенные, двумерные образы трехмерного объекта. Про объемность объекта можно судить только по светотеням, имеющимся на его фотографическом изображении. Более совершенным является стереоскопический фотоснимок. Однако и в этом случае не удается получить возможности такого же полного ощущения объемности, как при непосредственном наблюдении самого объекта. Дело в том, что, разглядывая стереоскопический фотоснимок с помощью стереоскопа, мы не можем, например, изменить положение точки наблюдения и увидеть то, что было закрыто во время съемки предметом, находящимся на переднем плане,— не можем «заглянуть за этот предмет».
2. Английский физик Д. Габор высказал идею (1948г.) принципиально нового метода получения объемных изображений объектов. Он предложил регистрировать с помощью фотопластинки не только амплитуды (или их квадраты, т. е. интенсивности, как при обычном фотографировании), но и фазы рассеянных объектом волн, воспользовавшись для этого явлением интерференции волн. Таким способом можно получить и зарегистрировать на фотопластинке значительно более полную информацию об объекте, нежели путем обычного фотографирования. Свой метод Габор назвал голографией.
Суть этого метода поясняет на рисунок 4.3.22. С помощью фотопластинки F регистрируется интерференционная картина, возникающая при наложении волны 1, рассеянной объектом А, называемой сигнальной волной или предметным пучком, и когерентной ей волны 2, имеющей фиксированные значения амплитуды и фазы. Волна 2, называемая опорной волной или опорным пучком, испускается тем же источником света, который освещает объект, и после отражения от зеркала В падает непосредственно на фотопластинку F. Интерференционную картину, зафиксированную на фотопластинке после ее проявления, называют голограммой объекта. Голограмма в отличие от фотографического изображения объекта совершенно не похожа на него. Она представляет собой очень мелкий и замысловатый узор из чередующихся малых областей различного почернения фотоэмульсии. Получение голограммы связано с осуществлением интерференции света при больших разностях хода, т. е. требует весьма высокой степени когерентности света. Поэтому практическое осуществление идеи Габора стало возможным лишь в начале 60-х годов после создания лазеров. Они являются незаменимыми источниками света в голографии.
| |
Рисунок 4.3.22. – а) Получение и регистрация голограммы; б) Восстановление голограммы. |
3. Восстановление изображения объекта по его голограмме демонстрирует рисунок 4.3.22б. Голограмму С просвечивают как диапозитив той же опорной волной 2, которая использовалась при получении голограммы, причем ориентация голограммы по отношению к опорной волне также должна быть сохранена. Эта световая волна дифрагирует на голограмме. В результате дифракции наблюдаются два объемных изображения объекта: мнимое и действительное. Мнимое изображение А' находится в том же месте по отношению к голограмме, где помещался объект А при съемке голограммы. Это изображение видно при наблюдении сквозь голограмму как через окно. Действительное изображение А" расположено по другую сторону голограммы. Оно как бы висит в воздухе перед голограммой и является зеркальным изображением объекта, что представляет определенные неудобства.
Обычно пользуются мнимым голографическим изображением, которое по зрительному восприятию тождественно самому объекту. Оно является объемным, а его перспектива изменяется в зависимости от положения глаз наблюдателя по отношению к голограмме. Например, перемещая голову вдоль голограммы, наблюдатель может «заглянуть за предмет», находящийся на переднем плане голографического изображения. Точно такой же эффект получается при изменении положения точки визуального наблюдения непосредственно самого объекта.
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 |
Основные порталы (построено редакторами)