Дифракция. Дифракционная решетка

Март 1, 2021

Главная
Физика
Дифракция. Дифракционная решетка

Содержание

2. Содержание Дифракция волн Наблюдение дифракции волн Объяснение дифракции волн Дифракция волн в природе Дифракция света Наблюдение
3. Многообразие оптических явлений делает окружающий мир загадочным и потрясающе красивым. Явления, подтверждающие волновую природу света, –
4. Явление огибания механическими волнами преград наблюдается когда речные волны свободно огибают выступающие из воды предметы и
5. В середине 17-го века итальянский ученый Ф. Гримальди наблюдал странные тени от небольших предметов, помещенных в
6. Томас Юнг (13.06.1773-10.05.1829)
7. Христиан Гюйгенса (14.04.1629 - 8.07.1695) : В становлении представлений о том, что распространение света является волновым
8. Принцип Гюйгенса Каждая точка поверхности, достигнутая световой волной, является вторичным источником световых волн. Огибающая вторичных волн
9. Зависимость отклонения волн от размеров отверстия Дифракция Волн - явление огибания волнами препятствий и проникновение их
10. Дифракция света – огибание световой волной непрозрачных тел с проникновением в область геометрической тени и образованием
11. Качественное объяснение дифракции Волны огибают большую скалу и область тени постепенно исчезает По принципу Гюйгенса-Френеля огибающая
12. Френель Огюстен Жан (10.05.1788–14.06.1827). Огюстен Френель заложил основы волновой оптики, дополнив принцип Гюйгенса идеей интерференции вторичных
13. Принцип Гюйгенса-Френеля: Каждый элемент волнового фронта можно рассматривать как центр вторичного возмущения, порождающего вторичные сферические волны,
14. Качественное объяснение дифракции света Модель дифракции здесь Огюстен Жан Френель в 1818 году предложил разбить волновую
15. Наблюдение дифракции света
16. Дифракционная картина, возникающей на экране при дифракции света на линейном препятствии (щель)
17. Модель дифракционной картины, возникающей на экране при дифракции света на линейном препятствии (щель), при различных длинах
18. Модель дифракционной картины, возникающей на экране при дифракции света на круглом препятствии (шарик), при различных длинах
19. Дифракция в природе Гло́рия (лат. gloria — украшение; ореол) — оптическое явление в облаках. Наблюдается на
20. Дифракция в природе Дифракции понятье нелегко, И недоступна суть сего явленья Уму простому среднего студента, Тем
21. Лунные венцы.
22. Границы применимости геометрической оптики. Наиболее отчетливо дифракция света проявляется тогда, когда выполняется данное условие (условие наблюдения
23. Разрешающая способность оптических приборов. Дифракция налагает также предел на разрешающую способность телескопа. Предельное угловое расстояние(δ) между
24. Дифракцию света используют для создания чувствительных спектральных приборов. Дифракционные явления приносят не только пользу, но и
25. Дифракционная решетка — оптический прибор, работающий по принципу дифракции света, представляет собой совокупность большого числа регулярно
26. ДИФРАКЦИОННАЯ РЕШЕТКА – оптический прибор, представляющий собой совокупность большого числа регулярно расположенных штрихов (щелей, выступов), нанесенных
27. ДИФРАКЦИОННАЯ РЕШЕТКА
28. d B A C ДИФРАКЦИОННАЯ РЕШЕТКА
29. d B A C ϕ ϕ AC=ABsinϕ AC= kλ AC=dsinϕ kλ =dsinϕ ДИФРАКЦИОННАЯ РЕШЕТКА
30. В упрощенной теории каждую прозрачную часть можно считать точечным источником света, который излучает вторичные волны по
31. Величина, равная сумме ширины прозрачной и непрозрачной части, называется постоянной дифракционной решетки (d). Из прямоугольного треугольника:
32. d sinϕ = kλ d – период решетки - длина световой волны k = 0,1,2,3…- максимумы
33. Тонкий луч света создает на экране четкую интерференционную картину. При падении на решетку широкого луча максимумы
34. Почему «0» max белый, а остальные раскладываются в спектр? Из рисунка видно: чем больше длина волны,
35. И И Почему решетки не создают спектры любого порядка? Из формулы дифракционной решетки выражаем порядок спектра:
36. Дано AB=1м BC=40см Шаг решетки N= 600 лин на 1 мм λ = ? d sinϕ
37. задача На дифракционную решетку имеющую 500 штрихов на 1 мм падает плоская монохроматическая волна длиной λ=
38. ход решения задачи d sinϕ = kλ λ= 500 нм = 500*10-9м найдем d 1мм =
40. Скачать презентацию

Слайд 2

Содержание

Дифракция волн
Наблюдение дифракции волн
Объяснение дифракции волн
Дифракция волн в природе
Дифракция света
Наблюдение дифракции

света
Зоны Френеля
Дифракция света в природе
Дифракционная решетка
Ключевые задачи
Рисунки в задачах
Почему «0» max белый
Максимальный порядок спектра

Содержание Дифракция волн Наблюдение дифракции волн Объяснение дифракции волн Дифракция

Слайд 3

Многообразие оптических явлений делает окружающий мир загадочным и потрясающе красивым. Явления,

подтверждающие волновую природу света, – интерференция и дифракция.

Слайд 4

Явление огибания механическими волнами преград наблюдается когда речные волны свободно огибают

выступающие из воды предметы и распространяются так, как будто этих предметов не было совсем.

Явление, свойственное всем волновым процессам.

Звуковые волны так же огибают препятствия и мы можем слышать сигнал автомобиля за углом дома, когда самого автомобиля не видно.

Явление огибания механическими волнами преград наблюдается когда речные волны свободно

Слайд 5

В середине 17-го века итальянский ученый
Ф. Гримальди наблюдал странные тени

от небольших предметов, помещенных в узкий пучок света. Эти тени не имели четких границ, были окаймлены цветными полосами.

Слайд 7

Христиан Гюйгенса (14.04.1629 - 8.07.1695) :

В становлении представлений о том, что

распространение света является волновым процессом, большую роль сыграл Христиан Гюйгенс.

Христиан Гюйгенса (14.04.1629 - 8.07.1695) : В становлении представлений о

Слайд 8

Принцип Гюйгенса

Каждая точка поверхности, достигнутая световой волной, является вторичным источником

световых волн. Огибающая вторичных волн становится волновой поверхностью в следующий момент времени.

Принцип Гюйгенса Каждая точка поверхности, достигнутая световой волной, является вторичным

Слайд 9

Зависимость отклонения волн от размеров отверстия

Дифракция Волн - явление огибания волнами

препятствий и проникновение их в область геометрической тени.

Наблюдение дифракции волн

Зависимость отклонения волн от размеров отверстия Дифракция Волн - явление

Слайд 10

Дифракция света – огибание световой волной непрозрачных тел с проникновением в

область геометрической тени и образованием там интерференционной картины.

Слайд 11

Качественное объяснение дифракции

Волны огибают большую скалу и область тени постепенно исчезает

По

принципу Гюйгенса-Френеля огибающая вторичных волн на краях препятствия заходит в область тени.

Качественное объяснение дифракции Волны огибают большую скалу и область тени

Слайд 12

Френель Огюстен Жан (10.05.1788–14.06.1827).

Огюстен Френель заложил основы волновой оптики, дополнив принцип

Гюйгенса идеей интерференции вторичных волн: он построил количественную теорию дифракции.

Френель Огюстен Жан (10.05.1788–14.06.1827). Огюстен Френель заложил основы волновой оптики,

Слайд 13

Принцип Гюйгенса-Френеля:

Каждый элемент волнового фронта можно рассматривать как центр

вторичного возмущения, порождающего вторичные сферические волны, а результирующее световое поле в каждой точке пространства будет определяться интерференцией этих волн.

Слайд 14

Качественное объяснение дифракции света

Модель дифракции
здесь

Огюстен Жан Френель в 1818 году предложил

разбить волновую поверхность на отдельные зоны так, чтобы волны от ближайших зон шли в противофазе. При трех открытых зонах в центре экрана светлое пятно, т.к. для 1 и 2 зоны выполняется условие min, а третья создает светлое пятно.

Качественное объяснение дифракции света Модель дифракции здесь Огюстен Жан Френель

Слайд 15

Наблюдение дифракции света

Слайд 16

Дифракционная картина, возникающей на экране при дифракции света на линейном препятствии

(щель)

Слайд 17

Модель дифракционной картины, возникающей на экране при дифракции света на линейном

препятствии (щель), при различных длинах волн падающего света.

Слайд 18

Модель дифракционной картины, возникающей на экране при дифракции света на круглом

препятствии (шарик), при различных длинах волн падающего света и размерах препятствия.

Слайд 19

Дифракция в природе

Гло́рия (лат. gloria — украшение; ореол) — оптическое явление в облаках.
Наблюдается на

облаках, расположенных прямо напротив источника света. Наблюдатель должен находиться на горе или на самолёте, а источник света (Солнце или Луна) — за его спиной. Глория объясняется дифракцией света, ранее уже отражённого в капельках облака так, что он возвращается от облака в том же направлении, по которому падал, то есть к наблюдателю.

В Китае глорию называют «светом Будды». Первые письменные свидетельства о наблюдении явления с горы Эмэйшань датируются 63 г. н. э. Цветное гало всегда окружает тень наблюдателя, что часто толковалось как степень его просветления (приближённости к Будде и другим божествам).
Википедия.

Слайд 20

Дифракция в природе

Дифракции понятье нелегко, И недоступна суть сего явленья Уму простому

среднего студента, Тем более – сознанью школяра. Здесь не помогут хитрые картинки И формулы учебников для ВУЗов. Но вот однажды с сайта «ГУГЛ-карты» Попалась мне картинка на глаза: Прибоя волны в бухту Лиепаи, Проникнуть тщась сквозь узкие проходы, Расходятся потом от них кругами С теорией в согласье волновой; ...
Автор: В. Репин.

Дифракция в природе Дифракции понятье нелегко, И недоступна суть сего

Слайд 21

Лунные венцы.

Слайд 22

Границы применимости геометрической оптики.

Наиболее отчетливо дифракция света проявляется тогда, когда выполняется

данное условие (условие наблюдения дифракции).
Где D- размер препятствия или отверстия, λ- длина световой волны, L- расстояние от препятствия до места, где наблюдается дифракционная картина.

Границы применимости геометрической оптики. Наиболее отчетливо дифракция света проявляется тогда,

Слайд 23

Разрешающая способность оптических приборов.

Дифракция налагает также предел на разрешающую способность

телескопа. Предельное угловое расстояние(δ) между светящимися точками, при котором их можно различать, определяется отношением длины волны(λ) к диаметру объектива (D).

Разрешающая способность оптических приборов. Дифракция налагает также предел на разрешающую

Слайд 24

Дифракцию света используют для создания чувствительных спектральных приборов.

Дифракционные явления приносят не

только пользу,
но и вред, ограничивая разрешающую способность оптических приборов.

Дифракцию света используют для создания чувствительных спектральных приборов. Дифракционные явления

Слайд 25

Дифракционная решетка — оптический прибор, работающий по принципу дифракции света, представляет собой

совокупность большого числа регулярно расположенных штрихов, нанесенных на поверхность.
Первое описание явления сделал Джеймс Грегори, который использовал в качестве решетки птичьи перья.
На современных решетках наносят до 1000 штрихов на 1 мм.
Википедия.

Слайд 26

ДИФРАКЦИОННАЯ РЕШЕТКА

– оптический прибор, представляющий собой совокупность большого числа регулярно расположенных

штрихов (щелей, выступов), нанесенных на некоторую поверхность (от 0,25 до 6000 штрихов на 1 мм).

Слайд 27

ДИФРАКЦИОННАЯ РЕШЕТКА

Слайд 28

ДИФРАКЦИОННАЯ РЕШЕТКА

Слайд 29

AC=ABsinϕ

AC= kλ

AC=dsinϕ

kλ =dsinϕ

ДИФРАКЦИОННАЯ РЕШЕТКА

Слайд 30

В упрощенной теории каждую прозрачную часть можно считать точечным источником света,

который излучает вторичные волны по всем направлениям.
Разность хода между волнами от ближайших источников зависит от выбранного направления.
Чем больше угол отклонения, тем больше разность хода.

Принцип действия дифракционной решетки

В упрощенной теории каждую прозрачную часть можно считать точечным источником

Слайд 31

Величина, равная сумме ширины прозрачной и непрозрачной части, называется постоянной дифракционной

решетки (d).
Из прямоугольного треугольника:

Для некоторых углов разность хода кратна длине волны, следовательно, для этих углов выполняется условие max:

Принцип действия дифракционной решетки

Величина, равная сумме ширины прозрачной и непрозрачной части, называется постоянной

Слайд 32

d sinϕ = kλ

d – период решетки
- длина световой волны
k

= 0,1,2,3…- максимумы
ϕ - угол на соответствующий максимум

ДИФРАКЦИОННАЯ РЕШЕТКА

Слайд 33

Тонкий луч света создает
на экране четкую
интерференционную картину.

При падении на

решетку широкого луча максимумы на экране пересекаются.

Линза, поставленная за решеткой, создает четкую интерференционную картину в фокальной плоскости.

Принцип действия дифракционной решетки

Тонкий луч света создает на экране четкую интерференционную картину. При

Слайд 34

Почему «0» max белый, а остальные раскладываются в спектр?

Из рисунка видно:

чем больше длина волны, тем больше угол отклонения лучей, создающих максимум 1 порядка.

В «0» максимуме складываются все длины волн, а в максимумах больших порядков разные цвета не суммируются.

Почему «0» max белый, а остальные раскладываются в спектр? Из

Слайд 35

Почему решетки не создают спектры любого порядка?

Из формулы дифракционной решетки выражаем

порядок спектра:

Поскольку sinφ ≤ 1, то

Аналитическое решение

1. Из рисунка видно, что максимальная разность хода не превышает период решетки Δd ≤ d

Графическое решение

2. Применяя условие максимума Δd = kλ, получаем:

И И Почему решетки не создают спектры любого порядка? Из

Слайд 36

Дано

AB=1м
BC=40см
Шаг решетки N= 600 лин на 1 мм

λ = ?

d sinϕ

= kλ

Найти длину световой волны лазера

Дано AB=1м BC=40см Шаг решетки N= 600 лин на 1

Слайд 37

задача

На дифракционную решетку имеющую 500 штрихов на 1 мм падает плоская

монохроматическая волна длиной λ= 500 нм.
Определите угол направления на 2 максимум.
Определите наибольший порядок спектра k, который можно наблюдать с данной решеткой.

задача На дифракционную решетку имеющую 500 штрихов на 1 мм

Слайд 38

ход решения задачи

d sinϕ = kλ λ= 500 нм =

500*10-9м
найдем d
1мм = 0,001м
0,001м/500 = 0,000 002 м = 2*10-6м
Найдем угол ϕ
sinϕ = kλ /d
sinϕ = 2 * 500*10-9м/ 2*10-6м = 0,5
sinϕ = 0,5
∠ϕ = 30°
Найдем наибольший порядок спектра k
максимальному k соответствует sinϕ =1 ⇒ k =d/λ = 4

Дифракция. Дифракционная решетка

Содержание

Похожие презентации