Тәжірибелік бөлім.

Осы жұмыста гелий- неон лазері сәулесінің толқын ұзындығын анықтау үшін дифракциялық торда дифракция құбылысы қолданылады.

Дифракция құбылысы интерференция құбылысы сияқты жарықтың толқындық құбылысын растайды. Гюйгенс- Френель принципіне сәйкес жарық толқыны фронтының әрбір нүктесін жарықтың дербес когерентті көздері деп қарастыруға болады. Осы жалған көздер интерференциялық суретті алуға мүмкіндік береді. Егер

жарық экранның ені d болатын саңылауына түсетін болса, онда саңылаудың шеттерінен (саңылау шеттері де басқа нүктелері де нүктелік когерентті көздер болып табылады) ауытқыған сәулелер арасында сәулелер жолының айырмасы (айырмашылығы) пайда болады.Сызбада (сурет 4) сәулелердің жол айырмасы көрсетілген:

Саңылау арқылы өтетеін Р нүктесіне түсетін барлық басқа сәулелердің де жол айырмасы болады. Интерференция нәтижесінде Р нүктесінде не максимум (жарықтың күшеюі) не минимум (жарықтың әлсіреуі) болады. Осы шарттар дифракциялық тордың көмегімен жарықтың толқын ұзындығын анықтауда қолданылады.

Дифракциялық тор мөлдір пластинка болып табылады, оған бөлгіш машинкамен параллель штрихтар қатары түсірілген. Штрихтар жарықты өткізбейді және жарық штрихтар арасындағы саңылаулар деп аталатын аралықтардан өтеді. Штрихтар енінің жалпы қосындысы дифракциялық тордың тұрақтысын (d) анықтайды және ол тордың негізгі сипаттамасы болып табылады.

Осы шама (d) тордың оправасындажәй бөлшекпен белгіленеді. Егер белгілену

.1/100 түрде берілсе, онда бұл 1 мм-де 100 штрихтың бар екендігін білдіреді, яғни бір саңылаудың ені 0,01 мм құрайды деген сөз. Егер а - саңылау ені, b – св, яғни саңылау ені 0,01 мм құрайды. Егер а - саңылау ені, b –штрих ені, d = a + b – тор тұрақтысы не дифракциялық тордың периоды деп аталады.

Егер жарықтың монохроматты шоғыры тордың саңылаулары арқылы өтсе, онда ол дифракцияға ұшырайды, сәулелер жолының пайда болған айырмашылығы салдарынан интерференциялық суретті береді, яғни күңгірт пен ақшыл жолақтардың кезектесуін береді (сурет 5).

 

 

Дифракциялық тордан өтетін сәулелер жолының суретінен (сурет 6):

BE = d sin

CG =2 d sin (1)

DK = 3 d sin

Теориядан белгілі болғандай жарықтың күшеюі кезінде 1, 2-ші сәулелер жолының айырмасы толқындардың бүтін санына тең болу керек.

BE = m

CG = 2 m (2)

DK = 3 m және т.с.с. мұндағы m = 0,1,2,3,…- негізгі максимумдар реті.

Параллель сәулелердің кезкелген саны үшін осыған ұқсас теңдеуді жазуға болады.

d sin = m формуласынан толқын ұзындығын есептеп табуға болады:

(3)

Есептеулер үшін sin -ді нөлдік максимумнан сәйкес максимумға (1,2,3,…) дейінгі арақашықтықтың экраннан дифракциялық торға дейінгі арақашықтыққа қатынасы ретінде анықтау ыңғайлы.

sin ; АС болғандықтан, sin ;

Сонда (3)-ші теңдеу мына түрге ие болады: ; (4)

Тордың екінші бір сипаттамасы оның айыру қабілеттілігі, яғни дифракциялық тордың өте жуық (жақын) толқын ұзындыққа сәйкес келетін спектрлік сызықтарды бір- бірінен ажырата алу қабілеті. Осы жағдайда ақ жарықты қолдану қажет. Егер спектрлік сызықтардың біреуінің максимумы екінші спектрлік сызықтың минимумына сәйкес келетін болса, екі спектрлік сызық бөлек көрінеді және ол мына қатынасқа сәйкес келеді:

R = n m, мұндағы m – спектр реті, n – тордың жалпы штрихтарының саны. Тордың штрихтарының санын (R) тордың штрихталған бөлігінің енін (h)өлшеп, оны тор тұрақтысына бөліп табуға болады, яғни: R = ;