Дифракционные решетки: рентгенография, решетка, отражение

Физика > Дифракционные решетки: рентгенография, решетка, отражение

Рассмотрите характеристику и принцип действия дифракционной решетки: длина волны, период, штрихи, угол падения и порядок спектра. Читайте примеры применения.

Дифракционная решетка обладает периодической структурой, разбивающей и дифрагирующей свет на несколько лучей, перемещающихся в различных направлениях.

Задача обучения

• Охарактеризовать функцию дифракционной решетки.

Основные пункты

• Направленность дифрагированных лучей основывается на дистанции между решеткой и длиной световой волны, поэтому решетка функционирует как дисперсионный элемент.
• Чаще всего решетки устанавливают в монохроматоры, спектрометры, приборы мультиплексирования с разделением по длине волны.
• Дифракцию рентгеновских лучей используют в кристаллографии, чтобы создать трехмерный образ плотности электронов внутри кристалла.

Термины

• Дифракция – волновой изгиб вокруг края отверстия или преграды.
• Интерференция – созданный суперпозицией эффект, вроде искажения сигнала из-за атмосферного и прочих влияний.
• Многоцветность – призматическая игра цвета.

Дифракционная решетка

Дифракционная решетка - оптическая составляющая, обладающая периодической структурой, разбивающей и дифрагирующей свет на несколько лучей, смещающихся в разные стороны. Лучевая направленность основывается на дистанции между решеткой и длиной световой волны, поэтому решетка функционирует в качестве дисперсионного элемента. Из-за этого их устанавливают в различные приборы, вроде спектрометра и монохроматора.

Фотографический слайд с тонким узором фиолетовых линий формирует сложную решетку. В практическом применении они обладают хребтами или поверхностными выступами (штрихи дифракционной решетки), а не темными линиями. Способны пропускать или отражать.

Наиболее распространенный пример – диски CD и DVD, отражающие солнечный свет на белой стороне. Это можно считать побочным эффектом при изготовлении, так как на одной стороне остается много микро-ямок, расположенных по спирали. Поверхность обладает тонким слоем материала, из-за чего ямы становятся более заметными. Если у вас есть виниловая пластинка, то можно отчетливо разглядеть эти канавки. На схеме нижнего диска четко просматривается порядок спектра.

Интересно, что в природе некоторые птицы используют дифракционную решетку на своих перьях, из-за чего те принимают радужный окрас. Иногда возникает иридисценция – кажется, что при смене угла освещения поверхность меняет цвет. В качестве примера можно вспомнить опал.

Дифракция рентгеновских лучей

Рентгеновская кристаллография – способ вычисления атомной и молекулярной структуры кристалла, где луч диффундирует во многих направлениях. При измерении их углов, кристаллограф способен создавать трехмерный образ плотности электронов внутри самого кристалла. По плотности вычисляется позиция атомов, их химические связи и прочие характеристики.

Для измерения кристалл ставят на гониометр и бомбардируют рентгеновскими лучами, формируя дифракционную картину в регулярных промежутках.

---