ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Дифракция электромагнитных волн из "Репортаж из мира сплавов (Библ, Квант 71) " Длина световых волн слишком велика, чтобы они чувствовали отдельные атомы. Но не существует ли других волн, покороче А если даже и существуют, то как с их помощью исследовать расположение атомов Ведь несветовые волны увидеть глазом нельзя... [c.57] Поиск ответов на эти вопросы приводит нас совсем к другой истории. [c.57] В 1895 году немецкий физик Вильгельм Конрад Рентген открыл таинственные икс-лучи, лучи Рентгена. Их нельзя было увидеть, но можно было зарегистрировать их действие —они засвечивали фотопластинку и ионизовали газы. Ученых, естественно, заинтересовало, что представляют собой лучи Рентгена. Накопленный физикой опыт подсказывал, что имелись две возможности— или волны, или частицы... [c.57] Такой выбор предстояло сделать не впервые. Ранее та же задача более столетия стояла перед теми, кто изучал природу видимого света. Ее удалось решить только в результате опытов по дифракции и интерференции. Эти понятия для нас столь важны, что о них мы расскажем подробнее. [c.57] Прежде всего о терминологии. Процитируем крупнейшего американского физика Ричарда Фейнмана До сих пор никому не удалось удовлетворительным образом определить разницу между дифракцией и интерференцией. Дело здесь только в привычке, а существенного физического различия между этими явлениями нет. Единственное, что можно сказать по этому поводу, это следующее когда источников волн мало, например два, то результат их совместного действия обычно называют интерференцией, а если источников много, то чаще говорят о дифракции . [c.57] Не так важно, что именно колеблется. По оси ординат на рисунках может быть отложена напряженность электрического или магнитного поля, изменение плотности воздуха, высота водяной волны над уровнем моря и т. д. В любом случае операция сложения производится одинаково. [c.58] Как мы уже знаем, эффект сложения максимален, если разность аргументов косинусов равна 2яп, т. е. [c.60] Это главный итог нашего рассмотрения интерференции максимальное усиление волн имеет место, когда разность их хода до точки наблюдения равна целому числу длин волн. [c.60] Этот результат общий и не зависит от природы колебаний, т. е. от того, что именно колеблется. А теперь поговорим конкретно об электромагнитных волнах ). [c.60] Эти обстоятельства (особенно второе) приводят к потере части информации о волне. Если бы было реальным наблюдать каждое отдельное колебание напряженности электрического поля, то вряд ли вообще нашелся бы повод для грандиозной дискуссии о природе света. По этой причине доказательства волновой природы света носят косвенный характер. Знание закономерностей усиления волн позволяет рассчитывать интерференционные и дифракционные картины. Соответствие расчетов и наблюдений доказывает, что картины образованы действительно волнами, так как принцип сложения волн лежит в основе расчета. [c.62] В 1801 году английский физик Т. Юнг поставил первый из классических экспериментов, которые подтвердили волновое происхождение света. Он рассмотрел интерференцию лучей света, прошедших от одного источника через две ш,ели. Мы не будем здесь разбирать этот эксперимент, а сразу перейдем к его обобщению, которое окажется полезным в дальнейшем рассмотрим прохождение света через периодическую систему из многих щелей — дифракционную решетку. [c.62] Параллельный пучок монохроматического света, проходя через щели, распространяется затем во всех направлениях (рис. 19). В одних направлениях лучи. [c.62] При отклонении направления от хороших углов ф отдельные лучи оказываются между собой не в фазе. А если складывается много волн с разным и притом случайным сдвигом по фазе, то их сумма практически равна нулю. Это можно живо вообразить, представив себе большое количество муравьев, тянущих добычу в разные стороны. Если их действия не согласованы, то добыча не сдвинется с места, поскольку сумма всех усилий окажется равной нулю. [c.63] Из уравнения для определения хороших углов вытекают два важных следствия. Если длина волны I больше постоянной решетки d, то дифракционная картина будет состоять из одной линии (ф = О, п — 0), которой отвечает прямое прохождение света через решетку. Представим теперь, что, наоборот, К d. [c.63] Теперь вновь вернемся к рентгеновским лучам. Несмотря на все старания, зарегистрировать их дифракцию долгое время не удавалось. Это означало, что либо лучи Рентгена не волны, либо волны, но очень малой длины. Настолько малой, что даже искусно изготовленные приборы были все же слишком грубыми для выявления дифракционной картины. Казалось, что в этом направлении исследования зашли в тупик. Только новая яркая идея могла сдвинуть дело с мертвой точки. [c.64] Вернуться к основной статье