Mis eristab difraktsioonispektrit dispersioonist

Suurem osa faktilistest andmetest meie ümbritsevate nähtuste ja looduse kohta saavutab inimene taju kaudu visuaalse taju organite abil, mis on loodud valguse poolt. Füüsikas uuritud valguse nähtusi käsitletakse jaotises Optika.

Valgus on oma olemuselt elektromagnetiline nähtus ja see viitab nii laine (interferents, difraktsioon, dispersioon) kui ka kvantomaduste üheaegsele ilmnemisele (fotoelektriline efekt, luminestsents).

Vaatleme kahte olulist valguslaine omadust: difraktsioon ja dispersioon.

Valgusdifraktsioon

Valguskiire kontseptsiooni kasutatakse geomeetrilises optikas laialdaselt. Sellist nähtust peetakse kitsaks valgusvihuks, mis levib sirgjoonena. Selline valguse levik homogeenses keskkonnas tundub meile nii tavaline, mis on ilmselge. Piisavalt veenev kinnitus selle seaduse kohta võib olla varju moodustumine, mis ilmub läbipaistmatu takistuse taha, mis seisab valguse teel. Ja valgust omakorda väljastab punktallikas.

Valguse difraktsioon on nähtused, mis tekivad siis, kui valgus levib väljendunud inhomogeensusega keskkonnas.

Valgusdifraktsioon

Niisiis viitab difraktsioon selliste nähtuste kogumile, mis on põhjustatud nende teekonnas esinevate takistuste ümber (laias tähenduses: igasugune kõrvalekalle geomeetrilise optika seadustest lainete levimise ajal ja nende tabamine geomeetrilise varju piirkondades).

Difraktsioon on selgelt nähtav, kui inhomogeensuse parameetrid (võre pilud) on vastavuses pika lainepikkusega. Kui mõõtmed on liiga suured, siis täheldatakse seda ainult ebamäärasusest kaugel.

Inhomogeensuste ümardamisel laieneb valguskiir spektriks. Selle nähtusega saadavat lagunemise spektrit nimetatakse difraktsioonispekteriks. Difraktsioonispektrit nimetatakse ka restiks.

Valgusdispersioon

Söötme erinevad absoluutsed murdumisnäitajad vastavad erinevatele lainekiiruse kiirustele. Newtoni uuringust järeldub, et absoluutne murdumisnäitaja suureneb valguse sageduse suurenemisel. Aja jooksul on teadlased tõestanud, et valguse kui laine valguse puhul peab iga värv olema seatud vastavaks lainepikkusele. On oluline, et need lainepikkused muutuksid pidevalt, reageerides iga värvi erinevatele toonidele.

Kui õhuke päikesevalgus suunatakse klaasprismale, siis on pärast murdumist võimalik jälgida valge valgust (valge valgus - erineva lainepikkusega elektromagnetlainete kogum) mitmevärviliseks spektriks: seitse põhivärvi - punane, oranž, kollane, roheline, sinine, sinised ja lilla värvid. Kõik need värvid muutuvad sujuvalt üksteiseks. Vähemal määral erinevad punased kiired algsest suunast ja suuremal määral violetsetest kiirtest.

Valgusdispersioon

See võib selgitada värviobjektide tekkimist erinevates värvides, kuna valge valgus on erinevate värvide kogum. Näiteks taimede lehtede värv, eriti roheline värv, kuna lehtede pinnal on kõigi värvide imendumine, välja arvatud roheline. Seda me näeme.

Seega on dispersioon nähtus, mis iseloomustab aine murdumise sõltuvust lainepikkusest. Kui me räägime kergetest lainetest, nimetatakse dispersiooni dispersiooni valguse kiiruse (samuti kerge murdumisnäitaja) sõltuvuse nähtuseks valgusvihu pikkusele (sagedusele). Dispersiooni tõttu laguneb valge valgus klaasprisma läbimisel spektriks. Seepärast nimetatakse sarnasel viisil saadud spektrit dispersiooniks. Prismast väljumisel saame laiendatud valgusriba, mille värvus muutub pidevalt (sujuvalt). Dispersioonispektrit nimetatakse ka prismaks.

Difraktsiooni ja dispersiooni spektrid

Oleme uurinud difraktsiooni ja dispersiooni nähtusi ning nende tagajärgi - difraktsiooni- ja dispersioonspektri saamist. Nüüd pöörake erilist tähelepanu nende erinevustele.

Meetodid spektri saamiseks:

  • Difraktsioonispekter: sageli saadakse nn difraktsioonrestil. See koosneb läbipaistvatest ja läbipaistmatutest ribadest (või peegeldavatest ja mittepeegeldavatest). Need ribad vahelduvad perioodiga, mille väärtus sõltub lainepikkusest. Kui see tabab võrku, jaguneb valgus taladeks, mille puhul täheldatakse difraktsiooni ja valguse lagunemist spektriks.
  • Dispersioonispekter: erinevalt difraktsioonispektrist saadakse see valguse laine tungimise kaudu aine (prisma) kaudu. Läbiviimise tulemusena läbivad monokromaatilised lained murdumise ja murdumisnurk on erinev.

Värvide jaotus ja iseloom spektrites:

  • Difraktsioonispekter: värvide spektri esimesest kuni viimase vahele on ühtlaselt paigutatud. Ja ilmuvad lillast punaseni, nimelt kasvavas järjekorras.
  • Dispersioonispekter: tihendatakse spektri punases osas ja venitatakse lilla. Värvid on paigutatud punasest kuni lillani, see on kahanevas järjekorras, erinevalt difraktsioonispektri suurenemisest.

Lõplik teave

Seega näitavad vaadeldavad omadused, et difraktsioonipilt sõltub märgatavalt valguse lainepikkusest, mis liigub takistuse ümber. Seega, kui valgus on mitte-monokromaatiline (näiteks valge valgus, mida me kaalume), siis erineva lainepikkuse intensiivsuse difraktsiooni maksimumid lihtsalt erinevad ja moodustavad difraktsioonispektri. Neil on märkimisväärne eelis spektri ees, mis tuleneb prisma läbivate kiirte hajutamisest. Värvide vastastikune paigutus neis ei sõltu materjalide omadustest, millest on valmistatud võre ekraanid ja pilud, vaid see on ainulaadselt määratud ainult seadme lainepikkuste ja geomeetriaga (näiteks prismaga) ja seda saab arvutada ainult geomeetrilistest kaalutlustest.

Soovitatav

Milline on kineetilise energia ja potentsiaalse energia erinevus?
2019
Milline diagnostikameetod on parem kui ninasõltuvuse MRI või CT?
2019
Mustad ja rohelised oliivid: mis on erinev ja mis on tavaline?
2019