Решетка Фраунгофера

В экспериментах по получению спектров обычно используют призму или дифракционную решетку. Хорошо известно, что, создав примерно 150 лет назад первые дифракционные решетки, Фраунгофер сразу же применил их для изучения спектров различных источников света в частности, он заметил линии поглощения в сплошном спектре Солнца линии Фраунгофера). Еще раньше был осуществлен классический опыт Ньютона, впервые разложившего призмой солнечный луч. И по сей день призмы и дифракционные решетки играют основную роль при создании спектральных приборов. Эти диспергирующие элементы обеспечивают разложение излучения по длинам волн. [c.67]

Первые решетки Фраунгофер изготовлял из проволоки, намотанной на два параллельно расположенных винта. Таким образом он мог получить решетки с числом штрихов от 40 до 340 на дюйм ), Для изготовления более совершенных решеток Фраунгофер перешел к нанесению штрихов на тонком золотом слое, покрывавшем стекло, а затем непосредственно на стекле (алмазом). Лучшая решетка Фраунгофера была шириной в дюйма и имела период около 3 ыкм (8000 штрихов на дюйм). [c.208]

Решетка Фраунгофера состоит из N параллельных непрозрачных линий, разделенных прозрачными интервалами. Коллиматор, который освещается монохроматическим светом, состоит из бесконечно тонкой щели F, помещенной в фокальной плоскости линзы 1. Вторая линза 2 расположена за решеткой, а в фокальной плоскости изображения по.мещается фотопластинка. Используйте следующие обозначения и величины период решетки р = 10 мкм, число линий N — 5000, длина волны света Я= 1,0 мкм, /] = 50 см — фокусное расстояние линзы Lj /2 — фокусное расстояние линзы 2 и, наконец, i — угол, который дифрагированные лучи образуют с нормалью к решетке. [c.184]

Дифракционная решетка Фраунгофера имеет ЗЛ + 1 штрихов, которые считаются бесконечно тонкими, в результате чего можно считать, что дифракция света происходит одинаково на всех щелях. Закрываем одну щель из трех (включая первую и [c.212]

Первые дифракционные решетки были созданы Фраунгофером в начале XIX в. Они представляли собой множество параллельно натянутых проволок, просветы между которыми и служили правильной системой щелей. Позднее Фраунгофер наносил с помощью примитивной делительной машины равноотстоящие друг от друга прозрачные штрихи на стеклянных пластинках. [c.298]

Хотя принципиально фраунгоферова дифракция не отличается от рассмотренной выше дифракции Френеля, тем не менее подробное рассмотрение этого случая весьма существенно. Математический разбор многих важных примеров дифракции Фраунгофера не труден и позволяет до конца рассмотреть поставленную задачу. Практически же этот случай весьма важен, ибо он находит применение при рассмотрении многих вопросов, касающихся действия оптических приборов (дифракционной решетки, оптических инструментов и т. д.). [c.173]

Решетка была вновь открыта в 1821 г. Фраунгофером, который дал основы теории дифракции в параллельных лучах и осуществил при помощи дифракционного спектроскопа важнейшие открытия (з частности, открыл темные линии в сплошном спектре Солнца — фраунгоферовы линии). [c.208]

Фраунгофер указал на принципиальную возможность изготовления отражательных решеток, хотя все его решетки работали как пропускающие. [c.208]

Переход от примитивных решеток Фраунгофера к современным дифракционным решеткам явился сложной технической задачей, в решении которой принимали участие многие исследователи. [c.208]

В этой главе в качестве подготовки последующего изложения описываются детали дифракционных картин Фраунгофера, возникающих на некоторых простых апертурах и решетках. Большая часть этого материала уже должна быть знакома читателю, но некоторые свойства, ниже отмечаемые особо, должны быть определены и выделены. [c.27]

Член одиночной щели и член решетки оба могут быть описаны во взаимном пространстве (разд. 2.2). Пространственное распределение главных максимумов в плоскости дифракции Фраунгофера может быть описано как взаимная структура решетки, например одномерная струк- [c.41]

Изучение рентгеновских спектров в области длин волн 0,5—100 нм проводится с плоскими и вогнутыми дифракционными решетками. Первая теория дифракционной решетки была создана Фраунгофером в 1821 г. Он впервые предложил изготовлять решетки с узкими прозрачными и непрозрачными участками нарезанием алмазным резцом поверхности стеклянной пластинки или зеркальной поверхности металла. [c.250]

Приведенное уравнение описывает дифракцию Фраунгофера на плоском предмете. Для трехмерной решетки предположим, что это уравнение описывает дифракцию на элементарном слое этой решетки толщиной dz (рис. 34), а результирующая амплитуда определяется суммой волн, дифрагированных на отдельных элементарных слоях. Подобный подход является решением задачи в первом приближении. В этом случае данное уравнение необхо- [c.58]

Для того чтобы наблюдать дифракционные порядки раздельно, необходимо измерения проводить на достаточном удалении от решетки. Если это делать в зоне Фраунгофера, то амплитуда светового ПОЛЯ будет пропорциональна фурье-образу от Т (х). Поэтому каждая фурье-компонента разложения Т (х) дает в дальней зоне луч, комплексная амплитуда которого пропорциональна i Jp (9i), а угол отклонения определяется соотношением sin 0р = pkJ I2n, где р — [c.25]

О При каких условиях дифракция Фраунгофера наблюдается на малых расстояниях Чем объясняется большая дисперсионная область дифракционной решетки Можете ли Вы описать возникновение дифракции на решетке с помощью представлений о дифракции на непрерывно изменяющихся структурах [c.228]

В фокальной плоскости Р линзы создается картина дифракции Фраунгофера на решетке. Если ее наблюдать на реальной плоской поверхности, то она представляется в виде дифракционных полос (см. 33). Если эта поверхность воображаемая и лучи беспрепятственно проходят дальше, то в плоскости Рг образуется изображение решетки. [c.247]

Чтобы легче было разобраться в довольно сложном физическом явлении интерференции дифрагированных пучков света на N щелях решетки, рассмотрим вначале дифракцию Фраунгофера на одной, затем на двух и, наконец, на N щелях. [c.80]

Из ЭТОЙ формулы можно получить все хорошо известные следствия дифракции Фраунгофера на одномерных и двумерных объектах, таких, как щели, апертуры, решетки и т.д. Вместе с тем уже [c.33]

Д. Фраунгофера (см. выше) м. б. получена различными методами как на основании предположения о совершенной независимости монохроматич, компонентов сложного света (ньютоновская смесь цветов), так и на основании учения о белом свете как нек-ром импульсе, который гармонически разлагается периодической дифракционной решеткой. [c.458]

После Фраунгофера многие искусные механики уделяли много внимания штриховке решеток. Особо следует отметить астронома-любителя Л. М. Резерфорда, большая часть решеток которого была изготовлена в 1880 г. Его решетки значительно превосходили все предшествующие. Резерфорд ввел в практику отражательные решетки, нанося делительной машиной штрихи на зеркальной поверхно< ти металла. Металл более мягок, чем стекло, и поэтому значительно меньше изнашивает алмазное острие, от постоянства которого так сильно зависит качество решетки. [c.316]

Рис. 347. К теории дифракции Фраунгофера на решетке

Мы увидим, однако ( И), что, пользуясь фокусировкой, легко создать для света условия, эквивалентные (9.3), при гораздо меньших расстояниях и наблюдать дифракцию Фраунгофера от решетки в обычной лабораторной обстановке. [c.361]

Сделаем расчет дифракции Фраунгофера для простейшей фазовой решетки, для которой п (х) имеет вид, показанный на рис. 390. [c.394]

Наблюдение дифракции Фраунгофера от решетки и отверстия с помощью объектива. Как было показано в 3, практически трудно (ввиду малости X) наблюдать оптическую дифракционную картину от решетки [c.404]

Уже с этими решетками Фраунгофер определил длину волны D-линии Na ( 5886 А). Общая ширина решеток Фраунгофера была невелика, так что разрешающая сила их не превосходила 500. Естественно, что с такой решеткой нельзя было разделить дублет натрня, состоящий из линий 5890 и 5896 А. [c.208]

Дифракционные решетки бывают пропускаюш,ими и отражающими. Первые (самые простые) пропускающие дифракционные решетки были изготовлены Фраунгофером в 1821 г. На два параллельно расположенных винта были намотаны тонкие проволоки, просветы между которыми составляли систему щелей (до 136 щелей на 1 см). Более совершенные, но довольно грубые пропускающие решетки были созданы Фраунгофером нанесением при помощи простой делительной машины штрихов на тонкий золотой слой, покрывавший стекло. Позднее им были изготовлены решетки нанесением штрихов непосредственно на стекло. Роль щелей на таких решетках играли прозрачные участки стекла между штрихами. Фраунгоферу не удалось сделать решетку с достаточно большим числом штрихов на единицу длины. Самая лучшая его решетка имела 320 штрихов на 1 мм. Важнейший шаг в этом направлении был сделан в 80-х годах прошлого века Роулендом. Им были созданы специальные делительные машины для изготовления более совершенных (порядка 800 штрихов на 1 мм) решеток большого протяжения (до 10 см). Делительные машины Роуленда в дальнейшем были усовершенствованы рядом ученых, главным образом Андерсоном и Ву- [c.149]

Интересный спектроскоп предложили Г. Р. Кирхгоф и Р. В. Бунзен. Несмотря на свою простоту, этот прибор имел существенные недостатки и впоследствии был усовершенствован. Для увеличения дисперсии известный немецкий оптик К. А. Штейнгель во второй половине XIX в. создал спектроскоп с четырьмя призмами. Первые три призмы имели преломляющий угол 45°, а четвертая призма 60°. Впоследствии вместо призм в качестве диспергирующего элемента стали применять дифракционные решетки, при помощи которых можно было получить значительное светорассеяние. Первые дифракционные решетки были изготовлены Й. Фраунгофером. Они состояли. либо из рамки с натянутыми в ней тонкими параллельными проволочками, либо из стеклянной пластинки, покрытой сажей с нанесенными на нее штрихами. [c.348]

Современные аналоги дифракционной решетки, открытой в 1786 г. американским астрономом Риттенхаусом [1], во многом определяют прогресс в ряде областей науки и техники [2—10]. Это измерительная и ускорительная техника, техника антенн и техника связи, электроника и микроэлектроника. Преобразователи поляризации и фазовращатели, поляризационные и частотные фильтры, квантовые генераторы и открытые резонаторы микроволнового диапазона — вот далеко не полный перечень устройств, которые в качестве одного из своих основных узлов имеют дифракционную решетку. Но все это стало возможным только после повторного открытия дифракционных решеток Фраунгофером в 1821 г. [1Ц. На первых порах именно потребности зарождавшегося тогда спектрального анализа стимулировали изготовление решеток со все большей разрешающей силой [12]. В этом плане выдающееся значение имели работы Роулэнда, создавшего делительную машину (1882), с помощью которой можно было изготовлять весьма совершенные дифракционные решетки. Он был также первым, кто начал конструировать решетки на сферических вогнутых поверхностях, благодаря чему полученные спектры обладают такой дисперсией и резкостью, о какой до того не приходилось и мечтать. [c.5]

Исследуем дифракционные свойства решетки из идеально проводящих брусьев круглого поперечного сечения (рис. 24). При простоте своей формы и структуры она характеризуется набором чрезвычайно интересных свойств, полезных для практических применений. Создателями первой дифракционной решетки считаются американский астроном Риттенхаус и немецкий оптик Фраунгофер, первые экспериментаторы, количественно исследовавшие действие проволочной дифракционной решетки соответственно в 1786 и 1821 гг. [1, 3, 4]. Еще Герц [2] в полной мере оценил ее поляризационные возможности и положил начало применению решеток в высокочастотной радиофизике. [c.62]

Дифракция на трехмерной решетке представляет собой до-польпо сложный процесс. Решение задачи дифракции может быть получено аналогично тому, как это делается при изучении дифракции рентгеновских лучей на кристаллической решетке или дифракции световых волн на стоячей ультразвуковой волне. Мы рассмотрим только случай дифракции Фраунгофера плоской волны на объемной решетке, представляющей собой совокупность равноудаленных изофазных плоскостей. Хотя мы в известной [c.58]

Общая теория дифракционной решетки. Пусть на отражательную одномерную перподпческую решетку с периодом (1 падает световая волна. В соответствии с принципом Гюйгенса — Френеля [1.2] каждую точку поверхности решетки можно рассматривать как центр вторичных сферических волп. Результирующее световое колебаппе в любой точке пространства вне решетки мы найдем суммированием вторичных волп. приходящих в данную точку пространства от всех точек дифракционной решетки, с учетом их фаз п амплитуд. В да.льнейшем будем рассматривать решетку конечных размеров, а результирующее поле искать в удаленной от нее точке, что соответствует дифракции Фраунгофера [1.2]. Кроме того, будем считать, что и источник света также находится в достаточно удаленной точке н от него на решетку падает плоская волна. Эти условия соответствуют использованию плоской дифракционной решетки в снектральтнлх приборах с входным п выходным коллиматорами. [c.203]

Для большинства исследователей, занимающихся рентгено-структурньш анализом кристаллов, дифракция — это обычная теория дифракции Фраунгофера, обобщенная для трех измерений применительно к идеальному случаю бесконечных периодических объектов со строго определенными направлениями дифрагированных пучков и с решеткой, состоящей из взвешенных точек в обратном пространстве. Основной математический инструмент — ряды Фурье. Для случаев конечных или несовершенных кристаллов в том же самом приближении одноволнового кинематического рассеяния используется фурье-преобразование, что, конечно, более сложно. [c.12]

Высказывалось мнение, правда недостаточно обоснованное, что этот подход напоминает первую трактовку рассеяния рентгеновских лучей кристаллами, данную Дарвином 1081, и аналогичный метод, использованный при расчете интенсивностей для электронно-микроскопических изображений, который предложен Хови и Уиланом [213]. В этих трактовках рассматривается дифракция падающих плоских волн на отдельных атомных плоскостях, дающая ряд дифракционных пучков, т. е. предполагается, что на межатомных расстояниях выполняются условия дифракции Фраунгофера, а не Френеля. В первоначальной трактовке Дарвина предполагалось, что падающая плоская волна отражается от атомной плоскости, давая лишь один дифракционный луч. Такое предположение оправдано с точки зрения его целесообразности и приемлемости, но поскольку мы знаем, что двумерная решетка приводит ко многим дифракционным пучкам, было бы уместным, по-видимому, более полное подтверждение его с помощью п-волновой дифракционной теории. Более полную и современную оценку приближения Дарвина для рентгеновской дифракции выполнили Бори [33] и Уоррен [388], а приближение для электронной дифракции и микроскопии описали Хирш и др. [195]. [c.175]

Дифракционные решетки, как известно, были изобретены американским аст номом Дэвидом Риттенхаузом примерно в 1785 г. и несколькими годами позже независимо Йозефом фон Фраунгофером, который опубликовал свои оригинальные исследования лишь в 1819 г. В ранних конструкциях дифракционная решетка представляла собой ряд очень тонких проволочек или нитей, навитых на два параллельных винта, которые выполняли роль р.аспорок. Эта конструкция представляла собой как бы многократно повторенную в пространстве щель, на [c.434]

При прохождении параллельного пучка лучей I через решетку II возникает дифракция Фраунгофера (рис. 6). Объектив микроскопа III в данном случае играет роль объектива зрительной трубы. В задней фокальной плоскости IV объектива, с которой практически совпадает и его выходной зрачок, возникает спектр нулевого порядка (0), созданный прямо прошедшими лучами (сплошные линии). Спектральный максимум первого порядка (/) обра- [c.15]

Разрешающая сила систем, образующих изображение. Дифракционная формула Фраунгофера (8.3.36) находит важное применение нри вычислении разрешающей силы оптических систем. Понятие разрешаюш,ей силы было введено нами в п. 7.6.3 в связи с интерференционной спектроскопией. Выше мы оценили разрешающую силу, которою мож1Ю достичь с решетками и призмами. Теперь мы распространим это понятие на оптические системы, образующие изображения. [c.380]

Дифракционные решетки дифракция Фраунгофера.. Оптики на- ывают дифракционными решетками стеклянные или металлические пластинки, на которые с помош ью делительной машины, снабженной алмазным резцом, нанесены через строго одинаковые интервалы параллельные штрихи. Стеклянная дифракционная решетка дает дифракционные явления в проходяш ем свете, металлическая—в отраженном ( отражательная решетка ). В более обш ем смысле можно назвать дифракционной решеткой всякую периодическую структуру (или близкую к периодической), влияюш ую на распространение волн той или иной природы. [c.359]

Из только что сделанного предположения следует, что совокупность фиктивных источников, покрывающих отдельный элемент решетки, посылает в точку наблюдения колебание амплитуды а Rq, / , 6), одинаковой для всех элементов, и что разность фаз между результирующими колебаниями от смежных элементов одинакова и равна tosinO. Основная идея принципа Гюйгенса—Френеля и сделанное выше предположение сводят, таким образом, задачу о дифракции Фраунгофера на решетке к уже хорошо известной нам задаче о суперпозиции N колебаний одинаковой амплитуды, фазы которых образуют арифметическую прогрессию. Мы можем написать для результирующей интенсивности подобно (8.7) [c.360]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...