Цель работы

* Знакомство с моделированием процесса сложения когерентных электромагнитных волн.

* Экспериментальное исследование закономерностей взаимодействия световых волн с периодической структурой (дифракционной решеткой).

КРАТКАЯ ТЕОРИЯ:

Зарисуйте с экрана компьютера то, что расположено в трех прямоугольных рамках.

ДИФРАКЦИОННОЙ РЕШЕТКОЙ называется совокупность большого числа N одинаковых, отстоящих друг от друга на одно и то же расстояние, прямоугольных щелей в плоском непрозрачном экране.

ПЕРИОДОМ (постоянной) дифракционной решетки называется расстояние d между серединами соседних щелей или сумма ширины щели b и ширины непрозрачного участка a.

При анализе излучения, проходящего через решетку, обычно используют линзу и экран, расположенный в фокальной плоскости линзы на расстоянии L от нее. Линза собирает параллельные лучи в одну точку на экране. Положение Х точки на экране зависит от угла падения q лучей на линзу: X = Lsin(q). Для очень малых углов sin(q) = q и X = qL.

РАЗНОСТЬ ХОДА лучей от соседних щелей D = dsin(q).

РАЗНОСТЬ ФАЗ лучей от соседних щелей .

ИНТЕНСИВНОСТЬ ИЗЛУЧЕНИЯ, идущего от решетки под углом q:

I_РЕШ = I₀ ,

где I₀ - интенсивность, создаваемая одной щелью против центра линзы, b - ширина щели. Первый множитель обращается в 0 в точках, для которых bsin(q_k) = ±kl (k = 1,2,...). Второй множитель принимает значение N² в точках, удовлетворяющих условию dsin(q_m) = ±ml (m = 0,1,2,...). Последнее условие определяет положение ГЛАВНЫХ МАКСИМУМОВ излучения, а m называется порядком максимума. Интенсивность в главном максимуме преобразуем, раскладывая синус в ряд и ограничиваясь первыми двумя членами разложения:

I_m = N²I₀ .

Обозначим .

Отношение R_m интенсивности в m-том максимуме к интенсивности в нулевом максимуме называется «относительной интенсивностью m-того максимума».

Формулу можно проверить экспериментально и из соответствующего графика получить ширину щели.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3_1