Čo odlišuje difrakčné spektrum od disperzie

Väčšina faktických informácií o javoch a prírode okolo nás je získavaná človekom pomocou vnímania prostredníctvom orgánov vizuálneho vnímania, ktoré sú vytvorené svetlom. Fenomény svetla, ktoré sa študujú vo fyzike, sú diskutované v časti Optika.

Svetlo je svojou povahou elektromagnetickým javom, čo naznačuje simultánny prejav oboch vlnových (interferenčných, difrakčných, disperzných) a kvantových vlastností (fotoelektrický efekt, luminiscencia).
Zvážte dve dôležité vlnové vlastnosti svetla: difrakciu a disperziu.

Difrakcia svetla

\ t

Koncepcia svetelného lúča sa široko používa v geometrickej optike. Takýto jav sa považuje za úzky lúč svetla, ktorý sa šíri v priamke. Takéto šírenie svetla v homogénnom prostredí sa nám zdá byť také bežné, čo je akceptované ako samozrejmé. Dostatočne presvedčivým potvrdením tohto zákona môže byť vytvorenie tieňa, ktorý sa objavuje za nepriehľadnou prekážkou, ktorá stojí v ceste svetla. A svetlo je zase emitované bodovým zdrojom.

Fenomény, ktoré sa vyskytujú, keď sa svetlo šíri v médiu s výraznou nehomogenitou, sú difrakciou svetla.

Difrakcia svetla

Takže difrakcia sa vzťahuje na súbor javov, ktoré sú spôsobené svetelnými lúčmi ohýbajúcimi sa okolo prekážok, ktoré sa vyskytujú v ich dráhe (v širokom zmysle: akákoľvek odchýlka od zákonov geometrickej optiky počas šírenia vĺn a ich zasiahnutia v oblastiach geometrického tieňa).

Difrakcia je jasne viditeľná, keď sú parametre nehomogénnosti (mriežkové štrbiny) úmerné dlhej vlnovej dĺžke. Ak sú rozmery príliš veľké, potom sa pozoruje len pri značných vzdialenostiach od nehomogenity.

Pri zaokrúhľovaní nehomogenít sa svetelný lúč rozširuje do spektra. Spektrum rozkladu získané týmto javom sa nazýva difrakčné spektrum. Difrakčné spektrum sa tiež nazýva mriežka.

Rozptyl svetla

\ t

Rôzne absolútne indexy lomu média zodpovedajú rôznym rýchlostiam šírenia vĺn. Z Newtonovho výskumu vyplýva, že absolútny index lomu sa zvyšuje so zvyšujúcou sa frekvenciou svetla. Postupom času vedci zistili, že pri posudzovaní svetla ako vlny musí byť každá farba nastavená tak, aby zodpovedala vlnovej dĺžke. Je dôležité, aby sa tieto vlnové dĺžky plynule menili a reagovali na rôzne odtiene každej farby.

Ak je tenký lúč slnečného svetla nasmerovaný na sklenený hranol, potom je možné po refrakcii pozorovať rozklad bieleho svetla (biele svetlo - súbor elektromagnetických vĺn s rôznymi vlnovými dĺžkami) do viacfarebného spektra: sedem základných farieb - červená, oranžová, žltá, zelená , modré, modré a fialové farby. Všetky tieto farby hladko do seba. V menšej miere sa červené lúče líšia od počiatočného smeru a vo väčšej miere od fialových lúčov.

Rozptyl svetla

To môže vysvetliť výskyt farebných predmetov v rôznych farbách, \ tpretože biele svetlo je kolekcia rôznych farieb. Napríklad, farba listov rastlín, najmä zelená farba, vzhľadom k tomu, že na povrchu listov je absorpcia všetkých farieb okrem zelenej. To je to, čo vidíme.

Rozptyl je teda jav, ktorý charakterizuje závislosť lomu látky na vlnovej dĺžke. Ak hovoríme o svetelných vlnách, potom disperzná disperzia sa nazýva fenomén závislosti rýchlosti svetla (ako aj indexu lomu svetelnej hmoty) na dĺžke (frekvencii) svetelného lúča. V dôsledku rozptýlenia sa biele svetlo rozkladá do spektra pri prechode cez sklenený hranol. Preto sa podobným spôsobom výsledné spektrum nazýva disperzia. Na výstupe z hranolu dostaneme expandovaný svetelný pás s farbivom, ktoré sa neustále mení (hladko). Rozptylové spektrum sa tiež nazýva prizmatický.

Difrakcia a disperzná spektra

Skúmali sme javy difrakcie a rozptylu, ako aj ich dôsledky - získanie difrakčných a disperzných spektier. Venujte osobitnú pozornosť ich rozdielom.

Metódy získavania spektier:

  • Difrakčné spektrum: často získané použitím takzvanej difrakčnej mriežky. Skladá sa z priehľadných a nepriehľadných pásov (alebo reflexných a nereflexných). Tieto pásma sa striedajú s obdobím, ktorého hodnota závisí od vlnovej dĺžky. Keď narazí na mriežku, svetlo sa rozdelí na nosníky, pre ktoré sa pozoruje jav difrakcie a rozklad svetla do spektra.
  • Disperzné spektrum: na rozdiel od difrakčného spektra sa získa ako výsledok prenikania svetelnej vlny cez látku (hranol). V dôsledku priechodu, monochromatické vlny podliehajú lomu a uhol lomu bude odlišný.

Rozloženie a povaha farieb v spektrách:

  • Difrakčné spektrum: od prvého po posledný v spektre, farby sú rovnomerne rozložené. A vyzerajú od fialovej po červenú, a to vo vzostupnom poradí.
  • Disperzné spektrum: stlačené v červenej časti spektra a natiahnuté vo fialovej farbe. Farby sú usporiadané v poradí od červenej po purpurovú, to znamená v zostupnom poradí, na rozdiel od nárastu difrakčného spektra.

Záverečné informácie

Takže uvažované charakteristiky ukazujú, že difrakčný obrazec výrazne závisí od vlnovej dĺžky svetla, ktorá prechádza okolo prekážky. Ak teda svetlo nie je monochromatické (napríklad biele svetlo, ktoré zvažujeme), potom sa difrakčné maximá intenzity pre rôzne vlnové dĺžky jednoducho rozchádzajú a tvoria difrakčné spektrum. Majú významnú výhodu oproti spektrom, ktoré vznikajú v dôsledku rozptylu lúčov prechádzajúcich hranolom. Vzájomné usporiadanie farieb v nich nezávisí od vlastností materiálov, z ktorých sú vytvorené sitá a štrbiny mriežky, ale je jedinečne určená len vlnovými dĺžkami a geometrii zariadenia (napríklad hranol) a môže byť vypočítaná len z geometrických hľadísk.