Контрольные вопросы

1. Что такое дифракционная решетка? Каково ее основное свойство?

2. Каково условие главных интерференционных максимумов дифракционной решетки?

3. Что такое постоянная дифракционной решетки?

4. Что такое угловая дисперсия дифракционной решетки?

5. Что называют разрешающей способностью дифракционной решетки? Каков критерий Релея разрешающей способности дифракционной решетки?

Литература

1. Детлаф А.А., Яворский Б.М. Курс физики. Учеб пособие для втузов. – М: Высш. Шк., 1989. – 608 с.

2. Савельев И.В. Курс общей физики. Т.2.Учеб. пособие для студентов втузов. – М.: КНОРУС, 2009, 576 с.

3. Трофимова Т.И. Курс физики. Учеб. пособ. для вузов.- 15-е изд., стереотип. – М.: Издательский центр «Академия», 2007. –560 с.

4. Калитеевский Н.И. Волновая оптика. Учеб. пособ. для вузов.- 3-изд., перераб. и доп.. – М.: Высш. шк., 1995. – 463 с.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3.29

ИССЛЕДОВАНИЕ СПЕКТРОВ ПОГЛОЩЕНИЯ

И ПРОПУСКАНИЯ

Цель работы: исследование оптических фильтров.

Теоретические положения

Абсорбция света

Поглощением (абсорбцией) света называется явление потери энергии световой волны при прохождении её через вещество вследствие возбуждения колебаний электронов среды. Эта энергия частично переходит во внутреннюю энергию или в энергию вторичного излучения.

Поглощение света в веществе подчиняется закону Бугера:

где I, I_{0 –} интенсивность плоской монохроматической волны падающего и прошедшего через слой вещества излучения соответственно, α – коэффициент поглощения, зависящий от длины волны λ (или частоты) света, химической природы и состояния вещества и независящий от интенсивности света, l – толщина поглощающего слоя.

Коэффициент поглощения α различается для разных веществ. Для одноатомных газов и паров металлов, где атомы расположены на значительных расстояниях друг от друга, и только в узких спектральных областях (10^{-12 –} 10^-11 м) наблюдаются резкие максимумы (линейчатый спектр поглощения). Эти области резкой абсорбции атомов соответствуют частотам собственных колебаний электронов внутри атомов.

Колебания атомов в молекулах расширяют спектр поглощения, образуя полосы поглощения (около 10^{-10 –} 10^-7 м).

Коэффициент поглощения для диэлектриков невелик (порядка

10^-3 – 10^-7 м ^-1) из-за отсутствия свободных электронов, однако в условиях резонанса при вынужденных колебаниях электронов в атомах и атомов в молекулах возникает сплошной спектр поглощения.

Для металлов величина коэффициента поглощения α велика

(10^{3 –} 10⁵ см^-1), так как из-за существования свободных электронов световая энергия быстро переходит во внутреннюю.

Коэффициент поглощения α зависит от длины волны, поэтому поглощающие вещества окрашены. Например, стекло, слабо поглощающее красные лучи и сильно поглощающее синие и зеленые лучи, при освещении белым светом будет казаться красным, а при освещении синим и зеленым светом – черным из-за сильного поглощения. Это явление используется в светофильтрах, которые в зависимости от химического состава пропускают свет только определённых длин волн. Таким образом, чем больше α для данной длины волны, тем отчетливее обнаружится ослабление соответствующих участков спектра поглощения.