ข้อมูลทั่วไป

ให้เราพิจารณารายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับทฤษฎีของตะแกรงเลี้ยวเบนแบบเว้า ทิศทางของจุดสูงสุดของการรบกวนหลักของลำแสงที่เลี้ยวเบนบนตะแกรงเว้าจะถูกกำหนดโดยสูตรที่คล้ายกับสูตรของตะแกรงสะท้อนแสงแบบเรียบ

จำนวนจังหวะต่อมม. อยู่ที่ไหน - มุมตกกระทบของลำแสง AO (“ลำแสงศูนย์”) บนตะแกรง - มุมเลี้ยวเบนของลำแสงนี้ พิสูจน์ได้ว่าเส้นโค้งโฟกัสของคานที่หักเหด้วยตะแกรงเว้านั้นเป็นวงกลมที่มีรัศมีเท่ากับครึ่งหนึ่งของรัศมีความโค้งของตะแกรง (วงกลมโรว์แลนด์)

สูตร (1) กำหนดทิศทางของลำแสงที่เลี้ยวเบนที่จุดยอด O ของตะแกรงเว้า - ลำแสงเลี้ยวเบน "ศูนย์" (ดูรูปที่ 3.1) สำหรับรังสีที่มีความยาวเท่ากันซึ่งเล็ดลอดออกมาจากจุด A เดียวกัน แต่ตกกระทบกับส่วนอื่น ๆ ของพื้นผิวของตะแกรง มุมและจะแตกต่างออกไป และโดยทั่วไปแล้วรังสีที่เลี้ยวเบน (นั่นคือ ทิศทางของการรบกวน) สูงสุดของคานที่แตกต่างกัน) จะไม่มาบรรจบกันที่จุดใดจุดหนึ่ง ซึ่งหมายความว่าตะแกรงเว้ามีความคลาดเคลื่อน

ความละเอียดของตะแกรงเว้ากำหนดโดยสูตร:

โดยที่ความกว้างของตะแกรงคือลำดับของสเปกตรัม (ในกรณีของเรา = 1) คือจำนวนเส้นต่อความยาวหน่วย อย่างไรก็ตาม ไม่สามารถเพิ่มความละเอียดของตะแกรงเว้าได้โดยการเพิ่มความกว้าง เนื่องจากมีความกว้างที่เหมาะสมของตะแกรงเว้า มันถูกกำหนดให้เป็นความกว้างสูงสุดของตะแกรงเว้าซึ่งมีความละเอียดเท่ากับตะแกรงแบน สำหรับแต่ละความยาวคลื่น l คุณสามารถระบุขนาดตะแกรงที่มีความละเอียดสูงสุดที่เป็นไปได้ เมื่อขนาดตะแกรงเพิ่มขึ้น ความละเอียดจะลดลง ก็สามารถแสดงได้ว่า

ตัวอย่างเช่น สำหรับตะแกรงที่มีพารามิเตอร์ต่อไปนี้: R=1m, =26є, =0є และใช้ในพื้นที่ l=200 nm เราจะได้ ?5ซม.

ความกว้างของช่องปกติ

ตะแกรงเลี้ยวเบนแต่ละอันมีลักษณะเฉพาะด้วยฟังก์ชั่นฮาร์ดแวร์นั่นคือการพึ่งพาความกว้างของภาพของช่องทางเข้ากับความกว้างของช่องนั้นเอง สิ่งที่น่าสนใจคือการค้นหาการพึ่งพาความกว้างของภาพกรีดกับความกว้างของกรีดทางเข้า พบการพึ่งพาอาศัยกัน (ดูรูปที่ 3.2) สัดส่วนระหว่าง และ สังเกตได้เฉพาะกับกรีดกว้างเท่านั้น การลดผลลัพธ์ในการลดความกว้างบางส่วนเท่านั้น ด้วยความกว้างของช่องที่ลดลงอีก (<) ширина изображения остаётся постоянной и происходит лишь уменьшение освещённости изображения. Величина называется нормальной шириной входной щели. Нормальная ширина щели это такая величина входной щели, когда её геометрическое изображение в фокальной плоскости прибора равно центральной части главного дифракционного максимума в этой же плоскости. При ширине щели меньше нормальной, изображение, образующееся в фокальной плоскости уже не является собственно изображением входной щели, а определяется дифракцией на апертурной диафрагме спектрального прибора. Нормальная ширина входной щели определяется параметрами прибора и равна

โดยที่ความยาวโฟกัสของเลนส์ปรับแนวเลนส์ (รัศมีความโค้งของตะแกรงเลี้ยวเบนเว้า) คือความกว้างของรูรับแสง (ความสูงของตะแกรงเลี้ยวเบนเว้า) ความกว้างของภาพสลิตต้องไม่ต่ำกว่าขีดจำกัดการเลี้ยวเบน ดังนั้นเพื่อให้เส้นบางที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ การใช้ช่องทางเข้าที่เล็กกว่าปกติจึงไม่มีประโยชน์

ให้เราประเมินค่าความพอใจของ MFS-8 และ VMK-1:

1) MFS-8: =30มม., =1ม., . จากนั้น =6.7 ไมโครเมตร

2) VMK-1: =50มม., =1ม., . จากนั้น =4 ไมโครเมตร

นั่นคือเพื่อไม่ให้สูญเสียความเข้มของเส้น คุณจะต้องเพิ่มความกว้างของช่องทางเข้าให้ใหญ่ขึ้นอย่างเห็นได้ชัด เช่น 15 ไมครอน

การถอดเสียง

1 มหาวิทยาลัยการสอนแห่งรัฐ Yaroslavl ตั้งชื่อตาม เค.ดี. งานห้องปฏิบัติการ Ushinsky 8 การกำหนดพารามิเตอร์ของตะแกรงเลี้ยวเบนของ Rowland Yaroslavl 010

2 สารบัญ 1. คำถามเพื่อเตรียมตัวทำงาน บทนำทางทฤษฎี การเลี้ยวเบนของรอยแยก การรบกวนจากรอยแยกหลายรอย ตะแกรงเป็นอุปกรณ์สเปกตรัม คำอธิบายการติดตั้ง ขั้นตอนการปฏิบัติงาน การมอบหมายงาน การมอบหมายงาน คำถามทดสอบ

3 1. คำถามเพื่อเตรียมงาน งานในห้องปฏิบัติการ 8. การกำหนดพารามิเตอร์ของตะแกรงเลี้ยวเบนของ Rowland วัตถุประสงค์ของงาน: ทำความคุ้นเคยกับหลักการทำงานและการกำหนดพารามิเตอร์ของตะแกรงเลี้ยวเบนแบบสะท้อนแสงการวัดความยาวคลื่นแสงโดยใช้สิ่งนี้ ตะแกรง. อุปกรณ์และอุปกรณ์เสริม: ตะแกรงเลี้ยวเบนโลหะ, หลอดปรอท-ควอทซ์, เครื่องจักรที่ออกแบบเป็นพิเศษ วรรณกรรม: 1. Landsberg G.S. ทัศนศาสตร์, วิทยาศาสตร์ม., 2519. Savelyev I.V. หลักสูตรฟิสิกส์ เล่ม 3 พ.ศ. 2514 1. คำถามเพื่อการเตรียมงาน 1. การเลี้ยวเบนของฟรอนโฮเฟอร์โดยกรีด การออกแบบ หลักการทำงาน และพารามิเตอร์ของตะแกรงเลี้ยวเบน ตารางโรว์แลนด์ 3. ตารางเปรียบเสมือนเครื่องมือสเปกตรัม การกระจายตัวและความละเอียดของตะแกรงเลี้ยวเบน.. บทนำทางทฤษฎี ตะแกรงเลี้ยวเบนคือกลุ่มของกรีดแคบขนานกันจำนวนมาก โดยมีระยะห่างกันอย่างใกล้ชิดในระยะห่างเท่ากัน สามารถใช้รอยกรีดบนตะแกรงทึบแสง หรือในทางกลับกัน ใช้ร่องทึบแสงบนแผ่นโปร่งใส (แก้ว) การกระทำของตะแกรงจะขึ้นอยู่กับปรากฏการณ์การเลี้ยวเบนของรอยแยกและการรบกวนจากหลายรอยแยก ก่อนที่จะชี้แจงผลกระทบของตะแกรงโดยรวม ให้เราพิจารณาการเลี้ยวเบนที่ช่องเดียวก่อน 3

4.1. การเลี้ยวเบนโดยกรีด ปล่อยให้ระนาบเอกรงค์คลื่นตกกระทบบนจอภาพที่มีกรีดยาวอนันต์แคบๆ ในรูปที่ 1 FF 1 เป็นการฉายภาพหน้าจอที่มีกรีด AB ลงบนระนาบการวาด ความกว้างของช่องสลิท (b) เป็นไปตามลำดับความยาวคลื่นของแสง Slit AB ตัดส่วนหน้าของคลื่นแสงตกกระทบออก จุดทั้งหมดของส่วนหน้านี้จะแกว่งในเฟสเดียวกัน และตามหลักการ Huygens-Fresnel เป็นแหล่งของคลื่นทุติยภูมิ b F A B F 1 L F A ϕ C B F 1 L O 1 O Fig..1 E O 1 ภาพที่.. คลื่นทุติยภูมิแพร่กระจายในทุกทิศทางตั้งแต่ (0) ถึง (± π) ไปยังทิศทางของการแพร่กระจายคลื่น (รูปที่..1) หากคุณวางเลนส์ไว้ด้านหลังช่อง รังสีทั้งหมดที่ขนานกับเลนส์จะมาบรรจบกันที่จุดหนึ่งบนระนาบโฟกัสของเลนส์ ณ จุดนี้ จะสังเกตเห็นการรบกวนของคลื่นทุติยภูมิ ผลลัพธ์ของการรบกวนขึ้นอยู่กับจำนวนครึ่งความยาวคลื่นที่เหมาะกับความแตกต่างของเส้นทางระหว่างลำแสงที่สอดคล้องกัน ลองพิจารณารังสีที่เคลื่อนที่ในมุมหนึ่ง ϕ ไปยังทิศทางของคลื่นแสงที่ตกกระทบ (รูปที่..) BC = δ ผลต่างของเส้นทางระหว่างรังสีด้านนอก ให้เราแบ่ง AB ออกเป็นโซน Fresnel (โซน Fresnel ในกรณีนี้คือระบบของระนาบขนานที่ตั้งฉากกับระนาบของภาพวาดและสร้างขึ้นเพื่อให้ระยะห่างจากขอบของแต่ละโซนถึงจุด O 1 แตกต่างกัน) ถ้า δ มีจำนวนครึ่งหนึ่งของความยาวคลื่นเป็นเลขคู่ แล้วที่จุด O 1 จะมีการลดทอนของแสงขั้นต่ำ หากเป็นเลขคี่ ค่าเกนของแสงจะเป็น 4 E

5. การแนะนำทางทฤษฎีสูงสุด ดังนั้น โดยที่ δ = ±m นาที โดยที่ δ = ±(m + 1) สูงสุด โดยที่ m = 0; 1; ;... เนื่องจาก δ = b sin ϕ (ดูรูป..) เงื่อนไขเหล่านี้จึงสามารถเขียนได้ในรูปแบบต่อไปนี้: b sin ϕ = ±m b sin ϕ = ±(m + 1) min (.1) max (. ) รูปที่ 3 แสดงการกระจายความเข้มของแสงระหว่างการเลี้ยวเบนด้วยรอยแยกขึ้นอยู่กับมุม สามารถคำนวณได้โดยใช้สูตร: I ϕ = I o sin (π b sin ϕ) (π b sin ϕ) โดยที่ I o คือความเข้มที่อยู่ตรงกลางของรูปแบบการเลี้ยวเบน ฉัน ϕ ความเข้ม ณ จุดที่กำหนดโดยค่า I ϕ 3 b b b 0 b b 3 b sin ϕ รูปที่.3.. การรบกวนจากหลาย ๆ สลิต พิจารณาสลิตขนานหลาย ๆ สลิตที่มีความกว้างเท่ากัน (b) ซึ่งอยู่ห่างจากกัน (a) (ตะแกรงการเลี้ยวเบน) (ดูรูปที่. .4 ) 5

6 a db δ 1 ϕ L O รูปที่ 4 รูปแบบการเลี้ยวเบนจากรอยกรีดดังเช่นในกรณีก่อนหน้านี้ จะสังเกตได้ในระนาบโฟกัสของเลนส์ (L) แต่ปรากฏการณ์นี้ซับซ้อนเนื่องจากความจริงที่ว่านอกเหนือจากการเลี้ยวเบนจากแต่ละช่องแล้ว การสั่นของแสงยังเกิดขึ้นในลำแสงที่มาถึงระนาบโฟกัสของเลนส์จากช่องแต่ละช่องด้วย เช่น เกิดการรบกวนของลำแสงจำนวนมาก หากจำนวนรอยกรีดทั้งหมดคือ N แสดงว่าคาน N จะรบกวนซึ่งกันและกัน ความแตกต่างเส้นทางจากสองช่องที่อยู่ติดกันเท่ากับ δ 1 = (b+a) sin ϕ หรือ δ 1 = d sin ϕ โดยที่ d = a + b เรียกว่าค่าคงที่ของแลตทิซ ความแตกต่างของเส้นทางนี้สอดคล้องกับความแตกต่างของเฟสเดียวกัน ψ = π δ1 ระหว่างคานที่อยู่ติดกัน อันเป็นผลมาจากการรบกวนในระนาบโฟกัสของเลนส์ทำให้เกิดการสั่นที่เกิดขึ้นในแอมพลิจูดที่แน่นอนซึ่งขึ้นอยู่กับความแตกต่างของเฟส หาก ψ = mπ (ซึ่งสอดคล้องกับผลต่างของเส้นทาง δ 1 = m) แอมพลิจูดของการแกว่งจะเพิ่มขึ้นและความเข้มของแสงจะถึงค่าสูงสุด จุดสูงสุดเหล่านี้เรียกว่าหลักเพราะว่า พวกเขามีความรุนแรงมากและตำแหน่งของมันไม่ได้ขึ้นอยู่กับจำนวนกรีดทั้งหมด ถ้า ψ = m () π N (หรือ δ1 = m N) แสงจะมีค่าน้อยที่สุดในทิศทางเหล่านี้ ดังนั้นเมื่อมีการรบกวน N 6 E

7. การแนะนำคานที่มีแอมพลิจูดเท่ากันในทางทฤษฎีทำให้เกิดค่าสูงสุดหลักจำนวนหนึ่ง ซึ่งกำหนดโดยเงื่อนไข: d sinϕ = ±m (.3) โดยที่ m = 0;1;;... และค่าต่ำสุดเพิ่มเติม ซึ่งกำหนดโดย เงื่อนไข: d sinϕ = ±m N (.4) โดยที่ m = 1;;3;... ยกเว้น m = 0;N;N;... เพราะ ในกรณีนี้ เงื่อนไข (.4) จะกลายเป็นเงื่อนไข (.3) ของจุดสูงสุดหลัก จากเงื่อนไข (.4) และ (.3) เห็นได้ชัดว่าระหว่างจุดสูงสุดหลักสองค่านั้นจะมี (N 1) ค่าต่ำสุดเพิ่มเติม ซึ่งระหว่างนั้นจะมี (N) จุดสูงสุดรอง ตามลำดับ ซึ่งกำหนดโดยเงื่อนไข: d sinϕ = ±(m + 1) N ( .5) I ϕ N = sinϕ N = 3 sinϕ N = 4 sinϕ รูปที่..5 (โดยไม่คำนึงถึงการเลี้ยวเบนที่สลิตเดียว) เมื่อจำนวนสลิตเพิ่มขึ้น จำนวนขั้นต่ำเพิ่มเติมก็จะเพิ่มขึ้น และจุดสูงสุดหลักจะแคบลงและสว่างขึ้น ในรูปที่ 5 จะได้ 7

การกระจายความเข้ม 8 ระดับระหว่างการรบกวนของลำแสงหลายอัน (กรีด) ดังนั้น ภายใต้การกระทำของกรีดหลายๆ อัน เรามีทิศทางที่กำหนดตามเงื่อนไข: b sinϕ = ±m นาที จากแต่ละสลิต, b sinϕ = ±(m + 1) สูงสุดจากแต่ละสลิต, d sinϕ = ±m ผลลัพธ์สูงสุดหลัก d sinϕ = ± m N d sinϕ = ±(m + 1) การรบกวนของคานจำนวนมาก, ค่าต่ำสุดเพิ่มเติม, ค่าสูงสุดรอง เมื่อดูภาพที่กำหนดโดยตะแกรงการเลี้ยวเบน เราจะเห็นเฉพาะจุดสูงสุดหลักอย่างชัดเจน โดยคั่นด้วยช่วงเวลาที่เกือบมืด เนื่องจากจุดสูงสุดรองนั้นอ่อนแอมาก ความเข้มของจุดที่แข็งแกร่งที่สุดนั้นไม่เกิน 5% ของจุดหลัก การกระจายความเข้มระหว่างจุดสูงสุดหลักแต่ละรายการไม่เท่ากัน ขึ้นอยู่กับการกระจายความเข้มของการเลี้ยวเบนของสลิตและอัตราส่วนระหว่าง (b) และ (d) ในกรณีที่ (b) และ (d) สอดคล้องกัน จุดสูงสุดหลักบางส่วนหายไป เนื่องจาก ทิศทางเหล่านี้สอดคล้องกับการเลี้ยวเบนขั้นต่ำ ดังนั้นที่ d = b ค่าสูงสุดทั้งหมดจะหายไป ซึ่งทำให้ค่าคี่เพิ่มขึ้น ที่ d = 3b ค่าสูงสุดทุกๆ สามค่าจะหายไป ปรากฏการณ์ที่อธิบายไว้แสดงไว้ในรูปที่ 6 การกระจายความเข้มขึ้นอยู่กับมุมสามารถคำนวณได้โดยใช้สูตร: I ϕ แก้ = I o sin (πbsin ϕ) sin (Nπdsin ϕ) (πbsin ϕ) sin (πbsin ϕ) โดยที่ I o คือความเข้มที่สร้างขึ้นโดยหนึ่งกรีดตรงกลางภาพ 8

9 . บทนำทางทฤษฎี I 1 (ϕ) รูปแบบการเลี้ยวเบนที่ช่องเดียว, N = 1 b b sinϕ I (ϕ x) รูปแบบการรบกวน, N = 4 ()()() 3 d d d d 3 d sinϕ I(ϕ) รูปแบบการกระจายความเข้มรวมสำหรับ ตะแกรง N = 5 และ db = 4 d รูปที่ 6 sinϕ 9

10 3. ตะแกรงเป็นอุปกรณ์สเปกตรัม เมื่อจำนวนช่องเพิ่มขึ้น ความเข้มของจุดสูงสุดหลักจะเพิ่มขึ้น เนื่องจากปริมาณแสงที่ส่งผ่านตะแกรงจะเพิ่มขึ้น แต่การเปลี่ยนแปลงที่สำคัญที่สุดที่เกิดจากช่องว่างจำนวนมากคือการเปลี่ยนแปลงจุดสูงสุดหลักที่กระจายไปเป็นจุดสูงสุดที่แหลมคม ความคมชัดของจุดสูงสุดทำให้สามารถแยกแยะความยาวคลื่นใกล้เคียงได้ ซึ่งแสดงเป็นแถบสว่างแยกจากกัน และจะไม่ทับซ้อนกัน เช่นเดียวกับในกรณีของจุดสูงสุดที่คลุมเครือซึ่งได้รับจากรอยกรีดหนึ่งหรือจำนวนเล็กน้อย ตะแกรงเลี้ยวเบนก็เหมือนกับอุปกรณ์สเปกตรัมอื่นๆ ที่มีลักษณะเฉพาะคือการกระจายตัวและความละเอียด ระยะเชิงมุมระหว่างเส้นสองเส้นที่มีความยาวคลื่นต่างกัน 1 Å ถูกใช้เป็นการวัดการกระจายตัว หากเส้นสองเส้นมีความยาวต่างกัน δ สอดคล้องกับมุมที่แตกต่างกันเท่ากับ δϕ ดังนั้นการวัดการกระจายตัวจะเป็นนิพจน์: D = δϕ δ = m dcos ϕ (3.6) ความละเอียดของตะแกรงมีลักษณะเฉพาะคือความสามารถในการ แยกแยะการมีอยู่ของคลื่นปิดสองคลื่น (แก้ไขความยาวคลื่นสองค่า) ให้เราแสดงด้วยช่วงเวลาต่ำสุดระหว่างคลื่นสองคลื่นที่สามารถแก้ไขได้ด้วยตะแกรงการเลี้ยวเบนที่กำหนด การวัดความละเอียดของเกรตติงมักจะใช้อัตราส่วนของความยาวคลื่นรอบๆ ที่ทำการวัดกับช่วงต่ำสุดที่ระบุ เช่น เอ =. การคำนวณทำให้: A = = mn (3.7) โดยที่ m คือลำดับของสเปกตรัม N คือจำนวนกรีดตะแกรงทั้งหมด ความละเอียดและการกระจายตัวของเกรตติงการเลี้ยวเบนสูงเกิดขึ้นได้เนื่องจากค่า N และ d ที่มีค่ามาก (ช่วงเกรตติ้ง) โปรยของ Rowland มีพารามิเตอร์เหล่านี้ ตะแกรง Rowland เป็นกระจกโลหะเว้าที่ใช้ร่อง (จังหวะ) มันสามารถทำหน้าที่เป็นตะแกรงและเลนส์สะสมไปพร้อม ๆ กันทำให้ได้ 10

11 4. คำอธิบายการติดตั้งเพื่อให้ได้รูปแบบการเลี้ยวเบนบนหน้าจอโดยตรง 4. คำอธิบายการติดตั้ง A D 1 ϕ R 4 3 B l E C รูปที่. 4.1 การตั้งค่าการวัดในรูป 4.1 ประกอบด้วยรางคงที่อย่างแน่นหนา (AB และ BC) ซึ่งราง DE สามารถเลื่อนได้อย่างอิสระ ตาราง Rowland (1) ติดอยู่ที่ปลายด้านหนึ่งของราง กระจังหน้าได้รับการแก้ไขเพื่อให้ระนาบตั้งฉากกับราง DE แหล่งกำเนิดแสงเป็นแบบช่อง (4) ซึ่งส่องสว่างด้วยหลอดปรอทควอทซ์ (3) เมื่อตะแกรงส่องสว่างตามทิศทาง AB จะสามารถสังเกตสเปกตรัมของลำดับที่แตกต่างกันได้ ระยะทางจากรอยกรีดถึงเส้นที่กำลังศึกษาในสเปกตรัมของปรอทจะถูกบันทึกไว้ในระดับที่ทำเครื่องหมายไว้บนเจ้าหน้าที่ BC โดยใช้กล้องโทรทรรศน์ () 5. ใบสั่งงาน ภารกิจ 1. ทำความคุ้นเคยกับคำอธิบายของงานและการออกแบบออปติคัลของอุปกรณ์ สิบเอ็ด

12 งาน กำหนดค่าคงที่ของโรว์แลนด์แลตทิซ ค่าคงที่ของโครงตาข่ายถูกกำหนดจากเงื่อนไขของค่าสูงสุดหลัก: d = m sin ϕ จากแผนภาพการติดตั้ง ดังรูป 4.1: sinϕ = l R โดยที่ l คือระยะห่างจากกรีดถึงตำแหน่งของเส้นสเปกตรัมบนม้านั่ง (BC) R คือความยาวของไม้เท้า (DE) สูตรการทำงานขั้นสุดท้ายคือ: d = m R l (5.8) ค่าคงที่ถูกกำหนดสำหรับเส้นสามเส้นในสเปกตรัมของปรอท: เส้นความสว่าง Å สีม่วง-น้ำเงิน สีเขียว สีเหลือง 1 (ใกล้กับสีเขียวมากที่สุด) ความยาวคลื่นจะถูกระบุด้วยความแม่นยำมากกว่าองค์ประกอบอื่น ๆ ของสูตร (5.8 ) ดังนั้นเราจึงสรุปได้ว่า = const ความยาวราง (DE) R = (150 ± 5) มม. ใช้ค่าสัมประสิทธิ์ความน่าเชื่อถือ α = 3 1 งานควรดำเนินการตามลำดับต่อไปนี้: 1) เปิดหลอดปรอทควอทซ์และอุ่นเครื่องเป็นเวลา 5 นาที จากนั้นตรวจสอบว่าช่องว่างนั้นส่องสว่างดีหรือไม่) ย้าย DE รางไปตามราง ให้ค้นหาโดยใช้เส้นสีเขียวขอบเขตการจำในสเปกตรัมลำดับแรก m = 1 (ด้านซ้ายของม้านั่ง BC) ถ้าเส้นกว้าง ให้ลดความกว้างของรอยตัดแล้วอ่านค่า (l) จากนั้นท่อจะย้ายไปที่เส้นสีม่วง-น้ำเงิน (ทางด้านซ้ายของเส้นสีเขียวตามแนวม้านั่ง BC);

13 5. ลำดับงาน 3) ทำการวัดเดียวกันสำหรับเส้นเดียวกันในสเปกตรัมลำดับที่สอง m = (ด้านขวาของม้านั่ง BC); ไม่ได้ทำการวัดค่า m > เนื่องจาก ราง BC ยาวไม่พอสำหรับสิ่งนี้ ในงานนี้เราสามารถจำกัดตัวเองให้วัดได้เพียงการวัดเดียวเพราะว่า ข้อผิดพลาดสัมพัทธ์ในการกำหนด (R) เกินกว่าข้อผิดพลาดสัมพัทธ์ในการกำหนด l (δ l = 0.5 มม. ที่ α = 3) อย่างมีนัยสำคัญ ผลลัพธ์สุดท้ายจึงถูกกำหนดให้กับทุกเส้นที่มีความแม่นยำเท่ากันโดยประมาณ ดังนั้นจึงสามารถหาค่าเฉลี่ยของเส้นที่วัดได้ทั้งหมดในที่สุด ข้อผิดพลาดในการกำหนดค่าคงที่โครงตาข่ายของ Rowland ถูกกำหนดโดยสูตร: δd = d R δ R, (5.9) δ R = 5 มม. ข้อผิดพลาดมาตรฐานในการกำหนดความยาวของไม้เท้า (DE) สะดวกในการป้อนข้อมูลการทดลองลงในตารางในรูปแบบต่อไปนี้: ตารางที่ 1 ม., Å l (มม.) d(มม.) d เฉลี่ย สีเหลือง สีเหลือง ภารกิจที่ 3 กำหนดความยาวคลื่นของเส้นสีเหลืองเส้นใดเส้นหนึ่ง ใช้ผลลัพธ์ที่ได้รับในงานกำหนดความยาวคลื่นของเส้นสีเหลืองเส้นที่สอง: Жii = d Жi l Жii mr (5.10) 13

14 โดยที่ d และค่าคงที่ของแลตทิซได้รับในงาน ค่าของ zii สำหรับทั้งสองคำสั่ง (m = 1 และ m =) มีความแม่นยำเท่ากันนั่นคือ ถูกกำหนดโดยค่าเบี่ยงเบนมาตรฐาน δ d และ δ R จึงสามารถหาค่าเฉลี่ยได้ ข้อผิดพลาดถูกกำหนดโดยสูตร: Жii = (жii d avg ผลลัพธ์สุดท้ายเขียนในรูปแบบ :) () δd + Жii δr R. (5.11) Жii = (жiiср ± Жii)Å โดยที่ α = 3 ภารกิจที่ 4 กำหนดการกระจายตัวเชิงมุมของขัดแตะ Rowland ในการหาการกระจายตัวเชิงมุมของตะแกรงเลี้ยวเบน คุณจำเป็นต้องวัดระยะห่างเชิงมุมระหว่างเส้นสเปกตรัมใกล้สองเส้น สะดวกในการใช้เส้นปรอทสีเหลืองสำหรับสิ่งนี้ ระบุไว้ในข้อความของงาน zii รับจากภารกิจที่ 3 D = δ ϕ δ ϕ zhi ϕ zhii zhi zii (5.1) ควรพิจารณาการกระจายตัวเชิงมุมของทั้งสองอันดับ (m = 1 และ m =) เปรียบเทียบค่าที่ได้รับระหว่างกันและกับค่าที่ได้รับโดยใช้สูตร: D = m d av cos ϕ (5.13) ตามคำแนะนำของครู ให้ประเมินข้อผิดพลาดสำหรับนิพจน์ (5.1) และ (5.13) ภารกิจที่ 5. คำนวณค่าทางทฤษฎีของความละเอียดของตะแกรงเลี้ยวเบนของ Rowland โดยที่ N คือจำนวนเส้นตะแกรง ก = ล้าน (5.14) 14

15 6. คำถามทดสอบ ค่าของ N พิจารณาจากความยาวของตะแกรง (L = 9 ± 0.1 มม.) ที่ α = 3 และค่าคงที่ของตะแกรง (ดูงาน) ทำการคำนวณสำหรับทั้งสองคำสั่งซื้อ (m = 1 และ m =) ประมาณขนาดของข้อผิดพลาดสำหรับนิพจน์ (5.14) 6. คำถามทดสอบ 1. เหตุใดขนาดของกรีดจึงควรเหมาะสมกับความยาวคลื่น? เหตุใดลำดับที่ 0 จึงสูงสุดเมื่อตะแกรงส่องสว่างด้วยแสงสีขาวและส่วนที่เหลือเป็นสีรุ้ง 3. คาบเกรตติ้งคาบส่งผลต่อรูปแบบการเลี้ยวเบนอย่างไร 4. แสดงว่าเมื่อกำหนดระยะเวลาสามารถละเลยข้อผิดพลาดแบบสุ่มได้ 15

มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีและการจัดการแห่งรัฐไซบีเรียตะวันออก ภาควิชาฟิสิกส์ การเลี้ยวเบนของแสง การบรรยาย 4.2 การเลี้ยวเบนของแสง ชุดของปรากฏการณ์ที่สังเกตได้ระหว่างการแพร่กระจายของแสงในตัวกลางที่มี

ศูนย์การศึกษาและวิทยาศาสตร์เฉพาะทาง - คณะมหาวิทยาลัยแห่งรัฐมอสโก เอ็มวี Lomonosov โรงเรียนตั้งชื่อตาม A.N. Kolmogorov ภาควิชาฟิสิกส์ การประชุมเชิงปฏิบัติการฟิสิกส์ทั่วไป งานในห้องปฏิบัติการ การวัดความยาวคลื่นแสงในของแข็ง

งานห้องปฏิบัติการ 8- การศึกษาตะแกรงการเลี้ยวเบน วัตถุประสงค์ของงาน: เพื่อศึกษาการเลี้ยวเบนของแสงบนตะแกรงเลี้ยวเบนแบบหนึ่งมิติและกำหนดลักษณะของมัน: ระยะเวลาของตะแกรงเลี้ยวเบน, การกระจายตัวเชิงมุม

การเลี้ยวเบนของแสง บรรยาย 4.2. การเลี้ยวเบนของแสง การเลี้ยวเบนคือชุดของปรากฏการณ์ที่สังเกตได้ระหว่างการแพร่กระจายของแสงในตัวกลางที่มีความไม่สอดคล้องกันอย่างคมชัด (ขอบของฉาก รูเล็ก ๆ) และสัมพันธ์กับการเบี่ยงเบน

งานในห้องปฏิบัติการ 3 การกำหนดความยาวคลื่นของแสงโดยใช้ตะแกรงเลี้ยวเบน วัตถุประสงค์ของงาน ทำความคุ้นเคยกับตะแกรงเลี้ยวเบนแบบโปร่งใส กำหนดความยาวคลื่นของสเปกตรัมของแหล่งกำเนิดแสง (หลอดไฟ

3 วัตถุประสงค์ของงาน: ทำความคุ้นเคยกับตะแกรงเลี้ยวเบนแบบสะท้อนแสง ภารกิจ: เพื่อกำหนดความยาวคลื่นของเส้นสเปกตรัมของหลอดปรอทและการกระจายเชิงมุมของตะแกรงโดยใช้ตะแกรงเลี้ยวเบนและโกนิโอมิเตอร์

งานห้องปฏิบัติการ 48 การศึกษาการเลี้ยวเบนของแสงบนตะแกรงการเลี้ยวเบน วัตถุประสงค์ของงานคือเพื่อศึกษาการเลี้ยวเบนของแสงบนตะแกรงเลี้ยวเบนแบบหนึ่งมิติ เพื่อกำหนดความยาวคลื่นของการแผ่รังสีเลเซอร์ของเซมิคอนดักเตอร์

กระทรวงศึกษาธิการแห่งสาธารณรัฐเบลารุส สถาบันการศึกษา "มหาวิทยาลัยสารสนเทศและวิทยุอิเล็กทรอนิกส์แห่งรัฐเบลารุส" งานห้องปฏิบัติการฟิสิกส์ภาควิชา 7 การศึกษาการกระจัดกระจายของ FRAUNHOFER

งานห้องปฏิบัติการ 0 การศึกษาตะแกรงกระจาย เครื่องมือและอุปกรณ์เสริม: สเปกโตรมิเตอร์ เครื่องส่องสว่าง ตะแกรงเลี้ยวเบน ด้วยคาบ 0.0 มม. บทนำ การเลี้ยวเบนเป็นชุดของปรากฏการณ์ที่สังเกตได้

งานห้องปฏิบัติการ 6 (8) การศึกษาตะแกรงการเลี้ยวเบนแบบโปร่งใส วัตถุประสงค์ของงาน: ทำความคุ้นเคยกับตะแกรงเลี้ยวเบนแบบโปร่งใส กำหนดความยาวคลื่นของสีแดงและเขียว กำหนดการกระจายตัว

มหาวิทยาลัยการสอนแห่งรัฐ Yaroslavl ตั้งชื่อตาม งานห้องปฏิบัติการ K. D. Ushinsky 3 การกำหนดความยาวคลื่นของแสงโดยใช้ Fresnel biprism Yaroslavl 2009 สารบัญ 1. คำถามสำหรับการเตรียมการ

งานห้องปฏิบัติการ 47 การศึกษาการเลี้ยวเบนในรังสีคู่ขนาน (การเลี้ยวเบนของฟราน์โฮเฟอร์) วัตถุประสงค์ของงานนี้คือการสังเกตรูปแบบการเลี้ยวเบนระหว่างการเลี้ยวเบนในลำแสงคู่ขนานที่ช่องหนึ่งและสองช่อง คำนิยาม

งานในห้องปฏิบัติการ 3 การกำหนดความยาวคลื่นโดยใช้ตะแกรงการเลี้ยวเบน วัตถุประสงค์: ศึกษาตะแกรงเลี้ยวเบนในฐานะอุปกรณ์สเปกตรัม ในกระบวนการทำงานมีความจำเป็น: 1) ค้นหาความยาวคลื่นของสเปกตรัม

สถาบันการศึกษาระดับอุดมศึกษาของรัฐ "DONETSK NATIONAL TECHNICAL UNIVERSITY" รายงานห้องปฏิบัติการภาควิชาฟิสิกส์ 83 การกำหนดความยาวคลื่นของแสงโดยใช้ตะแกรงการหักเหของแสง

งานห้องปฏิบัติการ 20 การกำหนดความยาวคลื่นของเส้นสเปกตรัมรังสีโดยใช้ตะแกรงเลี้ยวเบน วัตถุประสงค์ของงาน: ทำความคุ้นเคยกับตะแกรงเลี้ยวเบนแบบโปร่งใส การกำหนดความยาวคลื่นของสเปกตรัมแหล่งกำเนิด

งานห้องปฏิบัติการ 3.06 การกำหนดความยาวคลื่นของแสงโดยใช้ตะแกรงการเลี้ยวเบน N.A. Ekonomov, Kozis E.V. วัตถุประสงค์ของงาน: เพื่อศึกษาปรากฏการณ์การเลี้ยวเบนของคลื่นแสงบนตะแกรงการเลี้ยวเบน ออกกำลังกาย:

งานในห้องปฏิบัติการ 3.05 การเลี้ยวเบนของฟรอนโฮเฟอร์บนช่องสลิทและตะแกรงการเลี้ยวเบน M.V. Kozintseva, T.Yu. Lyubeznova, A.M. Bishaev วัตถุประสงค์ของงาน: เพื่อศึกษาคุณลักษณะของการเลี้ยวเบนของคลื่นแสงที่ Fraunhofer

แนวทางการปฏิบัติงานในห้องปฏิบัติการ 3..3 การศึกษาการเบี่ยงเบนจากร่องในลำแสงเลเซอร์ Stepanova L.F. คลื่นทัศนศาสตร์: แนวทางการปฏิบัติงานในห้องปฏิบัติการทางฟิสิกส์ / L.F.

กระทรวงศึกษาธิการและวิทยาศาสตร์แห่งสหพันธรัฐรัสเซีย มหาวิทยาลัยระบบควบคุมและวิทยุอิเล็กทรอนิกส์แห่งรัฐ Tomsk (TUSUR) ภาควิชาฟิสิกส์ การศึกษาการกระเจิงของรังสีเลเซอร์ในสองมิติ

งานห้องปฏิบัติการ 6 การศึกษาตะแกรงการเลี้ยวเบน การเลี้ยวเบนของแสงเป็นปรากฏการณ์ที่ประกอบด้วยการเบี่ยงเบนทิศทางการแพร่กระจายของคลื่นแสงไปจากทิศทางที่กำหนดโดยทัศนศาสตร์เรขาคณิต

สถาบันการศึกษาระดับอุดมศึกษาของรัฐ "DONETSK NATIONAL TECHNICAL UNIVERSITY" รายงานห้องปฏิบัติการภาควิชาฟิสิกส์ 84 การกำหนดความยาวคลื่นของแสงโดยใช้ตะแกรงการหักเหของแสง

งานห้องปฏิบัติการ 4 การศึกษาการเลี้ยวเบนของแสง วัตถุประสงค์ของงาน: เพื่อศึกษาการเลี้ยวเบนของแสงในรังสีคู่ขนาน ปัญหาได้รับการแก้ไขในระหว่างกระบวนการทำงาน :) ได้รูปแบบการเลี้ยวเบนจากการเลี้ยวเบน

งานที่ 3 การเลี้ยวเบนของแสง วัตถุประสงค์ของงาน: การสังเกตปรากฏการณ์การเลี้ยวเบนของแสงจากตะแกรงการเลี้ยวเบนในลำแสงเลเซอร์และแหล่งกำเนิดแสงสีขาว การวัดความยาวคลื่นของการแผ่รังสีเลเซอร์ บทนำ เป็นเนื้อเดียวกัน

งานห้องปฏิบัติการ 3.15. ตะแกรงการเลี้ยวเบนเป็นอุปกรณ์สเปกตรัม บูโกรวา วัตถุประสงค์ของงานนี้: การทดลองหาค่าคาบและการกระจายเชิงมุมของตะแกรงเลี้ยวเบนในฐานะอุปกรณ์สเปกตรัม

งานห้องปฏิบัติการ 3.07 ตะแกรงกระจายแสงในฐานะอุปกรณ์สเปกตรัม N.A. Ekonomov, A.M. โปปอฟ วัตถุประสงค์ของงาน: การทดลองหาค่าการกระจายตัวเชิงมุมของตะแกรงเลี้ยวเบนและการคำนวณค่าสูงสุด

งานการคำนวณและกราฟิกนั้นเน้นไปที่ส่วนของเลนส์คลื่นของการเลี้ยวเบน วัตถุประสงค์ของงานคือเพื่อศึกษาการเลี้ยวเบนด้วยตะแกรงเลี้ยวเบน ทฤษฎีโดยย่อของปรากฏการณ์การเลี้ยวเบน การเลี้ยวเบนเป็นปรากฏการณ์ที่มีอยู่ตามธรรมชาติ

การเลี้ยวเบนของแสง การเลี้ยวเบนของแสง กฎพื้นฐานของทัศนศาสตร์ กฎของการแพร่กระจายของแสงเป็นเส้นตรง แสงในตัวกลางทางแสงที่เป็นเนื้อเดียวกันจะแพร่กระจายเป็นเส้นตรง กฎของความเป็นอิสระของลำแสง

การเลี้ยวเบนของแสง การเลี้ยวเบนคือการเบี่ยงเบนของการแพร่กระจายของคลื่นจากกฎของทัศนศาสตร์เชิงเรขาคณิตใกล้กับสิ่งกีดขวาง (คลื่นโค้งงอรอบสิ่งกีดขวาง) พื้นที่ของการเลี้ยวเบนของเงาเรขาคณิต

มหาวิทยาลัยเทคนิคแห่งรัฐมอสโก "MAMI" งานห้องปฏิบัติการภาควิชาฟิสิกส์ 3.05 การศึกษาการเลี้ยวเบนของเฟราน์ฮอเฟอร์จากช่องเดียว มอสโก 2551 1 งานห้องปฏิบัติการ 3.05 การศึกษาการเลี้ยวเบนของแสง

งานในห้องปฏิบัติการ การศึกษาการเลี้ยวเบนในลำแสงเลเซอร์คู่ขนาน วัตถุประสงค์ของงาน: ทำความคุ้นเคยกับการเลี้ยวเบนของแสงบนตะแกรงการเลี้ยวเบนแบบหนึ่งมิติและการกำหนดความยาวคลื่นของการแผ่รังสีเลเซอร์

งานห้องปฏิบัติการ 5 การกำหนดความยาวคลื่นแสงโดยใช้ FRESNEL BIPRISMS วัตถุประสงค์และเนื้อหาของงาน จุดประสงค์ของงานคือเพื่อทำความคุ้นเคยกับปรากฏการณ์การรบกวนของแสง เนื้อหาของงานประกอบด้วย

4.. เลนส์คลื่น กฎหมายและสูตรพื้นฐาน ดัชนีการหักเหของแสงสัมบูรณ์ของตัวกลางโปร่งใสที่เป็นเนื้อเดียวกัน n = c / υ โดยที่ c คือความเร็วของแสงในสุญญากาศและ υ คือความเร็วของแสงในตัวกลางซึ่งค่านั้นขึ้นอยู่กับ

การเลี้ยวเบน การเลี้ยวเบน หลักการของฮอยเกนส์-เฟรสเนล วิธีการโซนเฟรสเนล การเลี้ยวเบนของรูกลมและดิสก์ การเลี้ยวเบนของช่องสลิท ตะแกรงเลี้ยวเบน การเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์บนคริสตัล อนุญาต

มหาวิทยาลัยการสอนแห่งรัฐ Yaroslavl ตั้งชื่อตาม K.D. Ushinsky Laboratory of Optics V.K. งานห้องปฏิบัติการ Mukhin 6 การเลี้ยวเบนของเฟรสเนลบนรูกลม Yaroslavl 013 สารบัญวรรณกรรม:...

เลนส์ คลื่นแสง เครื่องมือสเปกตรัม ตะแกรงเลี้ยวเบน แสงที่มองเห็นประกอบด้วยคลื่นสีเดียวที่มีความยาวคลื่นต่างกัน ในการแผ่รังสีจากวัตถุที่ให้ความร้อน (ไส้หลอดไส้)

งานห้องปฏิบัติการ 5a การกำหนดความยาวคลื่นของแสงโดยใช้ตะแกรงเลี้ยวเบน วัตถุประสงค์ของงาน: เพื่อศึกษาปรากฏการณ์การเลี้ยวเบนของแสงและใช้ปรากฏการณ์นี้กำหนดความยาวคลื่นของแสง

งาน 25a การศึกษาปรากฏการณ์เนื่องจากการเลี้ยวเบน วัตถุประสงค์ของงาน: สังเกตการเลี้ยวเบนของแสงบนตะแกรงเลี้ยวเบน กำหนดระยะเวลาของตะแกรงเลี้ยวเบนและขอบเขตการส่งผ่านของตัวกรองแสง อุปกรณ์:

ตัวอย่างการแก้ปัญหา ตัวอย่าง แสงของความยาวคลื่นตกกระทบตามปกติบนช่องสี่เหลี่ยมยาวที่มีความกว้าง b ค้นหาการกระจายเชิงมุมของความเข้มของแสงระหว่างการเลี้ยวเบนของฟรอนโฮเฟอร์ และตำแหน่งเชิงมุมด้วย

งานห้องปฏิบัติการ 272 การกำหนดความยาวคลื่นของแสงเอกรงค์โดยใช้ตะแกรงการเลี้ยวเบน 1. วัตถุประสงค์ของงาน: การกำหนดความยาวคลื่นของแสงเลเซอร์โดยใช้ตะแกรงเลี้ยวเบน 2. เชิงทฤษฎี

กระทรวงศึกษาธิการและวิทยาศาสตร์ของสหพันธรัฐรัสเซียสถาบันการศึกษางบประมาณของรัฐบาลกลางของการศึกษาวิชาชีพระดับสูง "TYUMEN รัฐสถาปัตยกรรมและการก่อสร้าง

กระทรวงศึกษาธิการของสหพันธรัฐรัสเซีย Tomsk Polytechnic University ภาควิชาฟิสิกส์เชิงทฤษฎีและการทดลอง "อนุมัติ" คณบดี UNMF I.P. เชอร์นอฟ 00 แนวทางการเลี้ยวเบน

ตะแกรงเลี้ยวเบน การสอบ. ค่าสูงสุดของการเลี้ยวเบนหลักของตะแกรง ตะแกรงเลี้ยวเบนสามารถทำงานได้ทั้งในแสงสะท้อนและแสงที่ส่องผ่าน ลองพิจารณาตะแกรงส่งกำลัง

ฉัน N.E. บาวแมน ภาควิชาฟิสิกส์ ชูวี, ยู.วี. งานห้องปฏิบัติการคอมพิวเตอร์ Gerasimov O-84 ศึกษาปรากฏการณ์ของการรบกวนและการเลี้ยวเบนโดยตัวอย่างของตะแกรงการเลี้ยวเบน วัตถุประสงค์ของงาน: บทนำ

ฟิสิกส์ ส่วนที่ 3 งานเฉพาะบุคคล 1-4 ตัวเลือกที่ 1 1. ลำแสงสีเดียวที่มีความยาวคลื่น 500 นาโนเมตร ปกติจะตกกระทบบนช่องกว้าง 0.1 มม. รูปแบบการเลี้ยวเบนจะสังเกตได้บนหน้าจอที่ตั้งอยู่

และเกี่ยวกับ ซาพลาติน่า ยู.แอล. Chepelev การกำหนดความยาวคลื่นของการแผ่รังสีของตัวชี้เลเซอร์โดยวิธีการหักเห Ekaterinburg 2013 กระทรวงการศึกษาของสหพันธรัฐรัสเซีย GBOU HPE "มหาวิทยาลัย URAL State ป่าไม้"

0050. การเลี้ยวเบนของรังสีเลเซอร์ วัตถุประสงค์ของงาน: การหาความกว้างของสลิตและค่าคงที่ของเกรตติ้งการเลี้ยวเบนจากรูปแบบการเลี้ยวเบนบนหน้าจอการสังเกต อุปกรณ์ที่จำเป็น: ศูนย์ฝึกอบรมแบบโมดูลาร์

3. การหักเหของแสง การเลี้ยวเบนคือชุดของปรากฏการณ์ที่สังเกตได้ระหว่างการแพร่กระจายของแสงในตัวกลางที่มีความไม่สม่ำเสมออย่างมากและเกี่ยวข้องกับการเบี่ยงเบนจากกฎของทัศนศาสตร์เชิงเรขาคณิต การเลี้ยวเบน

หน่วยงานสหพันธรัฐเพื่อการศึกษาของรัฐสถาบันการศึกษาระดับสูงของการศึกษาระดับมืออาชีพมอสโกมหาวิทยาลัยแห่งการออกแบบและเทคโนโลยี NOVOSIBIRSK TECHNOLOGICAL

งาน 3 การเลี้ยวเบนด้วยสลิตสองสลิตและหลายสลิต วัตถุประสงค์ของงาน: เมื่อศึกษาการเลี้ยวเบนของสลิตสองสลิต ให้ตรวจสอบการพึ่งพาการกระจายความเข้มของคลื่นทุติยภูมิบนหน้าจอที่ความกว้างของสลิตและ

งานห้องปฏิบัติการ 3.3 การกำหนดความยาวคลื่นของแสงโดยใช้ตะแกรงการเลี้ยวเบน 1. วัตถุประสงค์ของงาน งานนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาปรากฏการณ์การเลี้ยวเบนของแสงโดยใช้ตัวอย่างตะแกรงเลี้ยวเบนและ

1 หัวข้อ: คุณสมบัติของคลื่นของแสง: การเลี้ยวเบน การเลี้ยวเบนคือปรากฏการณ์ของการโค้งงอของคลื่นรอบสิ่งกีดขวางที่พบในเส้นทางของมัน หรือในความหมายที่กว้างกว่านั้น การเบี่ยงเบนใดๆ ในการแพร่กระจายของคลื่นที่อยู่ใกล้

งาน 5. การศึกษาการเลี้ยวเบนของแสงบนช่องเดียวและตะแกรงการเลี้ยวเบน วัตถุประสงค์ของงาน: 1) การสังเกตรูปแบบการเลี้ยวเบนของฟรอนโฮเฟอร์จากช่องเดียวและการเลี้ยวเบนของตะแกรงในแสงเอกรงค์เดียว;

ปัญหาต้องมีการประมาณค่าข้อผิดพลาด! 1 บทนำ ในทัศนศาสตร์ การเลี้ยวเบนเป็นปรากฏการณ์ที่แสดงออกมาเป็นการเบี่ยงเบนพฤติกรรมของการแผ่รังสีแสงจากกฎของทัศนศาสตร์เชิงเรขาคณิต สิ่งนี้เป็นไปได้ด้วย

คุณสมบัติคลื่นของแสง ธรรมชาติของแสงเป็นแบบคู่ (dualistic) ซึ่งหมายความว่าแสงปรากฏออกมาทั้งในรูปแบบคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าและเป็นกระแสของอนุภาคโฟตอน พลังงานโฟตอน ε: โดยที่ h คือค่าคงที่ของพลังค์

ฝึกปฏิบัติการศึกษาทัศนศาสตร์ฟิสิกส์ของตะแกรงการเลี้ยวเบนเฟสคำอธิบายของงานในห้องปฏิบัติการ 5.2 เกี่ยวกับทัศนศาสตร์กายภาพโนโวซีบีร์สค์ 2541 2 กระทรวงการศึกษาทั่วไปและวิชาชีพของรัสเซีย

งานห้องปฏิบัติการ 5. การกำหนดรัศมีความโค้งของเลนส์ด้วยวงแหวนของนิวตัน วัตถุประสงค์และเนื้อหาของงาน จุดประสงค์ของงาน คือ การทำความคุ้นเคยกับปรากฏการณ์การรบกวนในชั้นบางๆ เนื้อหาของงานคือ

3 วัตถุประสงค์ของงาน: เพื่อศึกษาอิทธิพลของความกว้างของรอยกรีดแคบที่มีต่อลักษณะของรูปแบบการเลี้ยวเบนเมื่อสังเกตด้วยแสงเลเซอร์ งาน: ปรับเทียบสลิตของความกว้างที่ปรับได้โดยใช้ตำแหน่งขั้นต่ำของการเลี้ยวเบน

งานห้องปฏิบัติการ 5 การเลี้ยวเบนของแสงเลเซอร์โดยตะแกรงเลี้ยวเบน การหาค่าพารามิเตอร์ของตะแกรงเลี้ยวเบนแบบต่างๆ ตะแกรงเลี้ยวเบนสามารถเรียกว่าเป็นคาบหรือใกล้เคียงก็ได้

คำถามสำหรับการทดสอบ 1 “ทัศนศาสตร์” 1. ทำรายการกฎการสะท้อนแสง โดยหลักการแล้วจะได้ภาพในกระจกเครื่องบินได้อย่างไร? 2. ทำรายการกฎการหักเหของแสง 3. เราจะอธิบายข้อเท็จจริงของการหักเหของแสงได้อย่างไร?

กระทรวงศึกษาธิการและวิทยาศาสตร์แห่งสหพันธรัฐรัสเซียสถาบันการศึกษางบประมาณของรัฐบาลกลางด้านการศึกษาวิชาชีพขั้นสูง "Pacific State University"

16. หลักการของฮอยเกนส์-เฟรสเนล จากทัศนศาสตร์เชิงเรขาคณิต เป็นที่รู้กันว่าคลื่นแพร่กระจายในอวกาศเป็นเส้นตรง หากพบสิ่งกีดขวางบนเส้นทางของคลื่น ให้อยู่ด้านหลังสิ่งกีดขวาง ก

การเลี้ยวเบนของแสง 1. หลักการไฮเกนส์ เฟรสเนล วิธีการโซนเฟรสเนล 2. การเลี้ยวเบนด้วยรูกลม, ดิสก์ (Fresnel diffraction) 3. การเลี้ยวเบนของรังสีคู่ขนาน (Fraunhofer diffraction): ก) การเลี้ยวเบนโดยกรีด

กระทรวงศึกษาธิการและวิทยาศาสตร์ของสหพันธรัฐรัสเซีย มหาวิทยาลัยสถาปัตยกรรมและวิศวกรรมแห่งรัฐคาซาน ภาควิชาฟิสิกส์ คำแนะนำระเบียบวิธีสำหรับงานห้องปฏิบัติการในวิชาฟิสิกส์สำหรับนักศึกษา

งานในห้องปฏิบัติการ 43 b การศึกษาการเลี้ยวเบนของแสงบนตะแกรงการเลี้ยวเบน งานในห้องปฏิบัติการได้รับการพัฒนาโดยอาจารย์ของภาควิชาฟิสิกส์ของมหาวิทยาลัยแห่งรัฐมอสโกดังต่อไปนี้: - นักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษา Usatov I.I. รองศาสตราจารย์ Tsargorodtsev Y.P.

บทที่ 12 การเลี้ยวเบนของแสง ปรากฏการณ์การเลี้ยวเบนของแสง หลักการเฟรสเนลของฮอยเกนส์ โซนเฟรส การเลี้ยวเบนของเฟรสเนลโดยรูกลม การเลี้ยวเบนของฟรอนโฮเฟอร์ด้วยสลิต 1. ปรากฏการณ์ของการเลี้ยวเบนของคลื่น การเลี้ยวเบน (จาก lat.

กระทรวงศึกษาธิการและวิทยาศาสตร์แห่งสหพันธรัฐรัสเซีย มหาวิทยาลัยระบบควบคุมและวิทยุอิเล็กทรอนิกส์แห่งรัฐ Tomsk (TUSUR) ภาควิชาฟิสิกส์ การศึกษาการจัดการสัญญาณรบกวนรังสีเลเซอร์

การศึกษาการเลี้ยวเบนของแสง Lipovskaya M.Yu., Yashin Yu.P. การแนะนำ. แสงสามารถปรากฏออกมาเป็นคลื่นหรือเป็นกระแสของอนุภาค ซึ่งเรียกว่าความเป็นคู่ของคลื่นอนุภาค รบกวนและ

การรบกวนของคลื่นแสง การรบกวนเกิดขึ้นเมื่อคลื่นที่สร้างขึ้นโดยแหล่งกำเนิดตั้งแต่สองแหล่งขึ้นไปซึ่งสั่นด้วยความถี่เดียวกันและมีความต่างเฟสคงที่บางส่วนซ้อนทับกัน แหล่งที่มาดังกล่าว

งานห้องปฏิบัติการ 5. การเลี้ยวเบนของแสงเลเซอร์โดยตะแกรงเลี้ยวเบน การหาค่าพารามิเตอร์ของตะแกรงเลี้ยวเบนแบบต่างๆ Η I. Eskin, I.S. ได้เตรียมคำอธิบายและวิธีการทดลองของ Petrukhin แล้ว

กระทรวงศึกษาธิการและวิทยาศาสตร์แห่งสหพันธรัฐรัสเซีย หน่วยงานกลางเพื่อการศึกษา มหาวิทยาลัยน้ำมันและก๊าซแห่งรัฐรัสเซีย ตั้งชื่อตาม พวกเขา. Gubkin ภาควิชาฟิสิกส์ http://physics.gubkin.ru งานห้องปฏิบัติการ

แนวคิดและลักษณะพื้นฐาน อุปกรณ์สเปกตรัม
การกระจายแสงในภาพกรีด
ตะแกรงเลี้ยวเบน เครื่องมือทางสเปกตรัมใช้ตะแกรงการเลี้ยวเบนเพื่อสลายแสงเชิงพื้นที่ให้เป็นสเปกตรัม ตะแกรงเลี้ยวเบนเป็นองค์ประกอบทางแสงที่ประกอบด้วยเส้นที่มีระยะห่างสม่ำเสมอจำนวนมากที่ใช้กับพื้นผิวเรียบหรือเว้า กระจังหน้าสามารถโปร่งใสหรือสะท้อนแสงได้ นอกจากนี้ ยังมีการสร้างความแตกต่างระหว่างตะแกรงการเลี้ยวเบนของแอมพลิจูดและเฟส สำหรับแบบแรก ค่าสัมประสิทธิ์การสะท้อนจะเปลี่ยนแปลงเป็นระยะ ซึ่งทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในแอมพลิจูดของคลื่นตกกระทบ ในตะแกรงการเลี้ยวเบนของเฟส ร่องจะมีรูปทรงพิเศษ ซึ่งจะเปลี่ยนเฟสของคลื่นแสงเป็นระยะ ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดคือตะแกรงเลี้ยวเบนเฟสสะท้อนแสงแบบแบนพร้อมโปรไฟล์ร่องสามเหลี่ยม - echelette สมการขัดแตะ ด้านหน้าของคลื่นแสงที่ตกกระทบบนตะแกรงเลี้ยวเบนจะถูกแยกออกเป็นร่องออกเป็นลำแสงที่ต่อเนื่องกันแยกจากกัน ลำแสงที่ต่อเนื่องกันซึ่งผ่านการเลี้ยวเบนของเส้นแสงเข้ามารบกวน ก่อให้เกิดการกระจายความเข้มของแสงเชิงพื้นที่ การกระจายความเข้มเป็นสัดส่วนกับผลคูณของสองฟังก์ชัน: การรบกวนใน และการเลี้ยวเบนฉันดี . การทำงานใน เกิดจากการรบกวนของคาน N ที่เชื่อมโยงกันที่มาจากแนวตะแกรง การทำงานฉันดี กำหนดโดยการเลี้ยวเบนบนเส้นแยก ความแตกต่างของเส้นทางระหว่างคานคู่ขนานที่เชื่อมโยงกันซึ่งมาจากมุม β จากจังหวะที่อยู่ติดกันจะเป็น Δs=AB+AC หรือ (1) และความแตกต่างของเฟสที่สอดคล้องกัน (2) การทำงานใน ~ - ฟังก์ชั่นคาบที่มีค่าสูงสุดหลักที่แตกต่างกัน ตำแหน่งของจุดสูงสุดหลักถูกกำหนดจากเงื่อนไข , ที่ไหน (3) ที่ไหน เค- ลำดับสเปกตรัม จาก (1) และ (2) จะเป็นดังนี้: . ใช้ (3) ที่เราได้รับ แทนที่ใน (1): (4) ความสัมพันธ์นี้เรียกว่าสมการขัดแตะ มันแสดงให้เห็นว่าจุดสูงสุดหลักนั้นก่อตัวขึ้นในทิศทางเมื่อความแตกต่างของเส้นทางระหว่างคานที่อยู่ติดกันเท่ากับจำนวนความยาวคลื่นทั้งหมด ระหว่างจุดสูงสุดหลักที่อยู่ติดกันจะมีอยู่ N-2จุดสูงสุดรองซึ่งความเข้มจะลดลงตามสัดส่วน 1/น, และ N-1ขั้นต่ำสุด โดยที่ความเข้มเป็นศูนย์ สมการขัดแตะสำหรับการนำไปใช้กับโมโนโครเมเตอร์จะใช้ในรูปแบบที่สะดวกกว่า เนื่องจากความแตกต่างระหว่างมุม α และ β จะคงที่เมื่อโครงตาข่ายหมุนและทราบความแตกต่างนี้ θ ถูกกำหนดโดยการออกแบบของโมโนโครเมเตอร์ จากนั้นจึงขึ้นอยู่กับตัวแปรสองตัวα และ β ย้ายไปที่หนึ่ง φ – มุมการหมุนของโครงขัดแตะจากลำดับศูนย์ กำหนดแล้ว และ หลังจากแปลงผลรวมของไซน์แล้ว เราจะได้สมการขัดแตะในรูปแบบอื่นที่สะดวกกว่า: (5) ที่ไหนφ – มุมการหมุนของตะแกรงสัมพันธ์กับตำแหน่งของลำดับศูนย์ θ/2– มุมครึ่งมุมที่ตะแกรงระหว่างเหตุการณ์กับคานหักเห บ่อยครั้งมีการใช้สมการขัดแตะในรูปแบบ: (6). หากการแผ่รังสีที่หักเหจากตะแกรงมุ่งตรงไปที่เลนส์ สเปกตรัมจะถูกสร้างขึ้นในระนาบโฟกัสที่แต่ละค่าของตัวเลข k≠0. ที่ เค=0(ลำดับสเปกตรัมเป็นศูนย์) สเปกตรัมไม่ได้เกิดขึ้นเพราะว่า ยึดถือได้ทุกความยาวคลื่น นอกจาก, β= -α กล่าวคือ ทิศทางไปสู่ค่าสูงสุดลำดับศูนย์ถูกกำหนดโดยการสะท้อนแบบสเปกตรัมจากระนาบตะแกรง		มะเดื่อ 1. คำอธิบายหลักการทำงานของตะแกรงเลี้ยวเบน
ความยาวคลื่นแสงจ้า การสะท้อนของตะแกรงการเลี้ยวเบนขึ้นอยู่กับมุมเอียงของเส้น - โดยการเปลี่ยนมุมเอียงของขอบของเส้น คุณสามารถจัดตำแหน่งศูนย์กลางของค่าสูงสุดของการเลี้ยวเบนของฟังก์ชันได้ ฉันดีมีฟังก์ชันสูงสุดรบกวนหลัก ในคำสั่งใด ๆ ทิศทางไปยังจุดศูนย์กลางของค่าสูงสุดของการเลี้ยวเบนถูกกำหนดโดยการสะท้อนแบบสเปกตรัมของลำแสงตกกระทบซึ่งไม่ได้มาจากระนาบตะแกรง แต่จากขอบของเส้น ดังนั้น เงื่อนไขสำหรับผลรวมดังกล่าวคือ: มุม α และ βสูงสุด จะต้องตอบสนองความสัมพันธ์ดังต่อไปนี้พร้อมกัน: (7). ภายใต้เงื่อนไขเหล่านี้ สเปกตรัมของลำดับที่กำหนดจะมีความเข้มข้นสูงสุด มุม βสูงสุด เรียกว่ามุม "สแปลช" และความยาวคลื่นเรียกว่าความยาวคลื่น "สแปลช" แล เบลซ. หากทราบขอบเขตสเปกตรัมสำหรับการวิจัยแล้ว แล เบลซสามารถกำหนดได้จากความสัมพันธ์: (8) ที่ไหน ที่ไหน แล 1และ แล 2– ความยาวคลื่นขอบเขตของช่วงสเปกตรัม ความสัมพันธ์ (8) ช่วยในการเลือกตาข่ายที่เหมาะสม ตัวอย่างที่ 1. ช่วงที่กำลังศึกษาคือ 400…1200 นาโนเมตร เช่น แล 1=400นาโนเมตร แล 2=1200นาโนเมตร จากนั้นจากสูตร (8): แล เบลซ=600นาโนเมตร เลือกตะแกรงที่มีความเงา 600 นาโนเมตร ตัวอย่างที่ 2ช่วงที่ศึกษาคือ 600…1100 นาโนเมตร การคำนวณโดยใช้สูตร (8) ให้ในการปัดเศษ 776 นาโนเมตร ไม่มีกระจังหน้าที่มีความเงางามในรายการที่เสนอ เลือกตะแกรงที่มีความเงาใกล้เคียงกับที่พบมากที่สุดเช่น 750 นาโนเมตร
พื้นที่ประสิทธิภาพการใช้พลังงาน ตะแกรงเลี้ยวเบน บริเวณที่มีการสะท้อนแสงของตะแกรงอย่างน้อย 0.405 เรียกว่าบริเวณประสิทธิภาพพลังงาน: (9) ค่าขึ้นอยู่กับลำดับของสเปกตรัม: ค่าสูงสุดในลำดับแรกและจะลดลงอย่างรวดเร็วในสเปกตรัมของลำดับที่สูงขึ้น สำหรับการสั่งซื้อครั้งแรก: . ความยาวคลื่นที่จำกัดบริเวณนี้: และ .
พื้นที่กระจายตัว บริเวณการกระจายตัวคือช่วงสเปกตรัมซึ่งสเปกตรัมของลำดับที่กำหนดไม่ทับซ้อนกับสเปกตรัมของลำดับข้างเคียง ด้วยเหตุนี้ จึงมีความสัมพันธ์ที่ชัดเจนระหว่างมุมการเลี้ยวเบนและความยาวคลื่น พื้นที่การกระจายถูกกำหนดจากเงื่อนไข: . (10) สำหรับการสั่งซื้อครั้งแรก , ก , เช่น. ขอบเขตการกระจายครอบคลุมช่วงหนึ่งอ็อกเทฟ ในการรวมพื้นที่การกระจายตัวเข้ากับพื้นที่ประสิทธิภาพการใช้พลังงานของตะแกรงเลี้ยวเบน จำเป็นต้องเป็นไปตามเงื่อนไขต่อไปนี้: (สิบเอ็ด). ในกรณีนี้ ภายในขอบเขตการกระจายตัว ตะแกรงสะท้อนแสงสำหรับ เค=1จะต้องไม่ต่ำกว่า 0.68 ตัวอย่าง.ถ้า , แล้ว , ก . ดังนั้น สำหรับตะแกรงที่กำหนดในช่วงตั้งแต่ 450 นาโนเมตรถึง 900 นาโนเมตร บริเวณการกระจายตัวจะถูกรวมเข้ากับบริเวณประสิทธิภาพการใช้พลังงาน
การกระจายตัว ระดับของการแยกเชิงพื้นที่ของคานที่มีความยาวคลื่นต่างกันนั้นมีลักษณะของการกระจายเชิงมุม เราได้รับนิพจน์สำหรับการกระจายตัวเชิงมุมโดยการสร้างความแตกต่างของสมการของโครงตาข่าย: (12) จากนิพจน์นี้ เป็นไปตามว่าการกระจายตัวเชิงมุมถูกกำหนดโดยมุมเพียงอย่างเดียว α และ β แต่ไม่ใช่ตามจำนวนจังหวะ เมื่อนำไปใช้กับเครื่องมือสเปกตรัม จะใช้การกระจายเชิงเส้นแบบผกผัน ซึ่งถูกกำหนดให้เป็นส่วนกลับของผลิตภัณฑ์ของการกระจายเชิงมุมและความยาวโฟกัส: .
ปณิธาน ความละเอียดทางทฤษฎี: ความละเอียดอยู่ที่ไหน ความละเอียดของตะแกรงเลี้ยวเบน เช่นเดียวกับอุปกรณ์สเปกตรัมใดๆ จะถูกกำหนดโดยความกว้างสเปกตรัมของฟังก์ชันเครื่องมือ สำหรับตะแกรง ความกว้างของฟังก์ชันเครื่องใช้คือความกว้างของค่าสูงสุดหลักของฟังก์ชันการรบกวน: . แล้ว: (14) ความละเอียดสเปกตรัมของตะแกรงเลี้ยวเบนจะเท่ากับผลคูณของลำดับการเลี้ยวเบน เคเพื่อให้ครบจำนวนจังหวะ เอ็น. ใช้สมการขัดแตะ: (15) โดยที่สินค้านั้น - ความยาวของส่วนที่แรเงาของขัดแตะ จากสำนวน (15) จะเห็นชัดเจนว่า ณ มุมที่กำหนด α และ β ขนาด รสามารถเพิ่มได้โดยการเพิ่มขนาดของตะแกรงเลี้ยวเบนเท่านั้น การแสดงออกถึงการแก้ปัญหาสามารถนำเสนอในรูปแบบอื่นจาก (12) และ (15): (16) ที่ไหน - ความกว้างของลำแสงเลี้ยวเบน - การกระจายตัวเชิงมุม นิพจน์ (16) แสดงว่าความละเอียดเป็นสัดส่วนโดยตรงกับขนาดของการกระจายตัวเชิงมุม
พื้นที่สเปกตรัมของตะแกรงขึ้นอยู่กับ จากจำนวนจังหวะ สำหรับตะแกรงเลี้ยวเบนแต่ละอันที่มีคาบ งมีการจำกัดความยาวคลื่นสูงสุด . หาได้จากสมการขัดแตะที่ เค=1และ α=β=90°และเท่ากับ . ดังนั้นเมื่อทำงานในภูมิภาคต่าง ๆ ของสเปกตรัมจึงใช้ตะแกรงที่มีจำนวนเส้นต่างกัน: - สำหรับพื้นที่ UV: 3600-1200 เส้น/มม. - สำหรับพื้นที่มองเห็น 1200-600 เส้น/มม. - สำหรับขอบเขต IR: น้อยกว่า 300 เส้น/มม.
ตะแกรงเลี้ยวเบนเว้า ตะแกรงเลี้ยวเบนแบบเว้าไม่เพียงแต่มีบทบาทในการกระจายตัวเท่านั้น แต่ยังเป็นระบบการโฟกัสด้วย การแสดงออกของคุณลักษณะทางสเปกโทรสโกปี - การกระจายตัวเชิงมุม ความละเอียด และพื้นที่การกระจาย - จะเหมือนกับตะแกรงแบน ตะแกรงเว้าซึ่งแตกต่างจากตะแกรงแบบแบนจะมีอาการสายตาเอียง อาการสายตาเอียงจะถูกกำจัดโดยการใช้เส้นขีดบนพื้นผิวทรงกลมหรือด้วยระยะห่างระหว่างเส้นที่ต่างกันไปตามกฎหมายบางประการ
ตะแกรงเลี้ยวเบนโฮโลแกรม คุณภาพของตะแกรงเลี้ยวเบนถูกกำหนดโดยความเข้มของแสงที่กระเจิงซึ่งเกิดจากการมีข้อบกพร่องเล็กน้อยที่ขอบของแต่ละจังหวะและความเข้มของ "ผี" - เส้นเท็จที่เกิดขึ้นเมื่อมีระยะห่างเท่ากันในการจัดเรียงจังหวะ ละเมิด ข้อดีของตะแกรงโฮโลแกรมเมื่อเปรียบเทียบกับแบบปืนไรเฟิลคือการไม่มี "ผี" และความเข้มของแสงที่กระจัดกระจายน้อยกว่า อย่างไรก็ตาม ตะแกรงสะท้อนแสงเฟสโฮโลแกรมมีรูปร่างเป็นเส้นไซน์ เช่น ไม่ใช่แผ่นสี่เหลี่ยม ดังนั้นจึงมีประสิทธิภาพการใช้พลังงานต่ำกว่า (รูปที่ 2) การผลิตตะแกรงโฮโลแกรมที่มีโปรไฟล์ร่องสามเหลี่ยมหรือที่เรียกว่าตะแกรง "ใบมีด" นำไปสู่การปรากฏตัวของโครงสร้างจุลภาคบนขอบของแท่งซึ่งจะเพิ่มความเข้มของแสงที่กระจัดกระจาย นอกจากนี้ยังไม่สามารถบรรลุโปรไฟล์สามเหลี่ยมที่ถูกต้องซึ่งจะลดประสิทธิภาพการใช้พลังงานของตะแกรงดังกล่าว

การกระจายแสงในภาพกรีด

การกระจายแสงในภาพสลิตจะขึ้นอยู่กับลักษณะของความคลาดเคลื่อนของระบบออพติคอล ตลอดจนวิธีการส่องสว่างสลิตด้วย

ความคลาดเคลื่อน
ระบบออพติคอลในอุดมคติจะสร้างภาพที่แม่นยำของจุดหนึ่งๆ ในบริเวณพาราแอกเชียล ระบบออพติคัลใกล้เคียงกับอุดมคติ แต่ด้วยความกว้างของลำแสงที่จำกัดและระยะห่างของแหล่งกำเนิดจากแกนแสง กฎของเลนส์พาราแอกเซียลจึงถูกละเมิดและภาพก็บิดเบี้ยว เมื่อออกแบบระบบออพติคอล จะต้องแก้ไขความคลาดเคลื่อน

ความคลาดเคลื่อนทรงกลม
การกระจายการส่องสว่างในจุดกระเจิงที่มีความคลาดเคลื่อนทรงกลมทำให้ได้รับค่าสูงสุดที่คมชัดที่ศูนย์กลาง โดยความสว่างลดลงอย่างรวดเร็วไปยังขอบของจุดนั้น ความคลาดเคลื่อนนี้เป็นสิ่งเดียวที่ยังคงอยู่ แม้ว่าจุดของวัตถุจะอยู่บนแกนลำแสงหลักของระบบก็ตาม ความคลาดเคลื่อนทรงกลมจะมีขนาดใหญ่เป็นพิเศษในระบบรูรับแสงสูง (ที่มีรูรับแสงสัมพัทธ์ขนาดใหญ่)

อาการโคม่า
ภาพของจุดที่มีอาการโคม่ามีรูปแบบของจุดที่ไม่สมมาตรซึ่งมีการส่องสว่างสูงสุดที่ด้านบนของภาพที่กระเจิง

สายตาเอียง
มีสาเหตุมาจากความโค้งไม่เท่ากันของพื้นผิวแสงในระนาบส่วนต่างๆ และแสดงให้เห็นความจริงที่ว่าด้านหน้าคลื่นมีรูปร่างผิดปกติเมื่อผ่านระบบออปติก และโฟกัสของลำแสงในส่วนต่างๆ จะปรากฏที่จุดต่างๆ รูปที่กระเจิงคือกลุ่มวงรีที่มีการกระจายแสงสม่ำเสมอ มีระนาบสองระนาบ - เส้นเมอริเดียนและทัลซึ่งตั้งฉากกับมันโดยที่วงรีกลายเป็นส่วนตรง จุดศูนย์กลางความโค้งในทั้งสองส่วนเรียกว่าจุดโฟกัส และระยะห่างระหว่างจุดทั้งสองคือการวัดสายตาเอียง

ความโค้งของสนาม
ความเบี่ยงเบนของพื้นผิวการโฟกัสที่ดีที่สุดของระนาบโฟกัสคือความคลาดเคลื่อนที่เรียกว่าความโค้งของสนาม

การบิดเบือน
ความบิดเบี้ยวคือการบิดเบือนของภาพเนื่องจากการขยายเชิงเส้นไม่เท่ากันในส่วนต่างๆ ของภาพ ความคลาดเคลื่อนนี้ขึ้นอยู่กับระยะห่างจากจุดถึงแกนแสงและปรากฏว่าเป็นการละเมิดกฎความคล้ายคลึงกัน

ความผิดปกติของสี
เนื่องจากการกระจายแสง ความคลาดเคลื่อนสีจึงปรากฏขึ้นสองประเภท: โครมาทิซึมตำแหน่งโฟกัส และโครมาทิซึมกำลังขยาย ประการแรกมีลักษณะเฉพาะคือการเปลี่ยนแปลงในระนาบภาพสำหรับความยาวคลื่นที่แตกต่างกัน ประการที่สองคือการเปลี่ยนแปลงของกำลังขยายตามขวาง ความคลาดเคลื่อนสีเกิดขึ้นในระบบออพติคอลที่มีองค์ประกอบที่ทำจากวัสดุหักเห ความคลาดเคลื่อนสีไม่มีอยู่ในกระจก สถานการณ์นี้ทำให้การใช้กระจกในโมโนโครเมเตอร์และระบบออพติคอลอื่นๆ มีคุณค่าอย่างยิ่ง

การส่องสว่างของช่องทางเข้า

แสงที่สอดคล้องกันและไม่สอดคล้องกัน
ธรรมชาติของการส่องสว่างของช่องทางเข้าของอุปกรณ์มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการกระจายความเข้มตามความกว้างของเส้นสเปกตรัมเช่น ระดับความสอดคล้องของการส่องสว่าง ในทางปฏิบัติ การส่องสว่างของช่องทางเข้าไม่ได้มีความสอดคล้องกันอย่างเคร่งครัดหรือไม่สอดคล้องกัน อย่างไรก็ตาม มีความเป็นไปได้ที่จะเข้าใกล้หนึ่งในสองกรณีสุดขั้วนี้มาก การส่องสว่างที่สอดคล้องกันสามารถทำได้โดยการส่องสว่างช่องสลิทด้วยแหล่งกำเนิดจุดที่อยู่ที่โฟกัสของคอนเดนเซอร์ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดใหญ่ที่วางอยู่ด้านหน้าช่องสลิต

อีกวิธีหนึ่งคือการให้แสงสว่างแบบไร้เลนส์ เมื่อวางแหล่งกำเนิดขนาดเล็กไว้ในระยะห่างจากรอยกรีดมาก การส่องสว่างที่ไม่ต่อเนื่องกันสามารถทำได้โดยใช้เลนส์คอนเดนเซอร์เพื่อเน้นแหล่งกำเนิดแสงไปที่ช่องทางเข้าของอุปกรณ์ วิธีการส่องสว่างแบบอื่นใช้ตำแหน่งกลาง ความสำคัญของการแยกแยะความแตกต่างเหล่านี้เกิดจากการที่เมื่อส่องสว่างด้วยแสงที่ต่อเนื่องกัน อาจเกิดปรากฏการณ์การรบกวนซึ่งไม่สามารถสังเกตได้เมื่อส่องสว่างด้วยแสงที่ไม่ต่อเนื่องกัน

หากข้อกำหนดหลักคือการให้ได้ความละเอียดสูงสุด รูรับแสงของตะแกรงเลี้ยวเบนจะถูกเติมด้วยแสงที่ต่อเนื่องกันในระนาบที่ตั้งฉากกับช่อง หากจำเป็นเพื่อให้แน่ใจว่าสเปกตรัมมีความสว่างสูงสุด จะใช้วิธีการส่องสว่างที่ไม่ต่อเนื่องกัน ซึ่งรูรับแสงจะเต็มไปด้วยระนาบขนานกับช่อง

เติมรูรับแสงด้วยแสง F/#-แมตเชอร์ .
หนึ่งในพารามิเตอร์หลักที่กำหนดลักษณะของอุปกรณ์สเปกตรัมคืออัตราส่วนรูรับแสง รูรับแสงถูกกำหนดโดยขนาดเชิงมุมสูงสุดของลำแสงที่เข้าสู่อุปกรณ์ และวัดโดยอัตราส่วนของเส้นผ่านศูนย์กลาง (ดีเค)ไปจนถึงทางยาวโฟกัส (ฉก)กระจกคอลลิเมเตอร์ ในทางปฏิบัติมักใช้คำผกผันเรียกว่า ฉ/#ควรใช้คุณสมบัติอื่น - รูรับแสงตัวเลข รูรับแสงเชิงตัวเลข (นา)ที่เกี่ยวข้องกับ ฉ/#อัตราส่วน: .

การถ่ายภาพที่ดีที่สุดของแหล่งกำเนิดแสงที่ไม่ต่อเนื่องกันที่ขยายออกไปบนช่องอินพุตของอุปกรณ์จะเกิดขึ้นได้เมื่อมุมทึบของลำแสงตกกระทบเท่ากับมุมอินพุตของอุปกรณ์

ก– บริเวณช่องทางเข้า θ - อินพุตมุมทึบ

ถ้าช่องสลิตและคอลลิเมเตอร์เต็มไปด้วยแสง จะไม่มีระบบเลนส์และกระจกเพิ่มเติมที่จะช่วยเพิ่มฟลักซ์รวมของการแผ่รังสีที่ผ่านระบบได้

สำหรับอุปกรณ์สเปกตรัมเฉพาะ มุมทึบอินพุตสูงสุดคือค่าคงที่ที่กำหนดโดยขนาดและความยาวโฟกัสของคอลลิเมเตอร์: .

เพื่อให้ตรงกับรูรับแสงเชิงมุมของแหล่งกำเนิดแสงและอุปกรณ์สเปกตรัม จึงมีการใช้อุปกรณ์พิเศษที่เรียกว่า F/# Matcher F/# Matcher ใช้ร่วมกับอุปกรณ์สเปกตรัม โดยให้รูรับแสงกว้างสุด ทั้งแบบมีและไม่มีไกด์แสง

รูปที่ 4. F/# แผนการจับคู่

ข้อดีของ F/# Matcher คือ:

• การใช้รูรับแสงเรขาคณิตเต็มรูปแบบของอุปกรณ์สเปกตรัม
  
• ลดแสงรบกวน
• รักษาคุณภาพของภาพสเปกตรัมและเชิงพื้นที่ที่ดี
• ความเป็นไปได้ของการใช้ฟิลเตอร์ที่มีความหนาไม่เท่ากันโดยไม่เน้นการบิดเบือน
  

ตะแกรงเว้า

หลักการทำงาน ในปีพ.ศ. 2425 โรว์แลนด์เสนอให้รวมคุณสมบัติการโฟกัสของกระจกเว้าเข้ากับคุณสมบัติการกระจายตัวของตะแกรงเลี้ยวเบนที่ตัดลงบนพื้นผิว ตะแกรงดังกล่าวเรียกว่าเว้าและปัจจุบันมีการใช้กันอย่างแพร่หลาย ตะแกรงเว้าช่วยให้การออกแบบอุปกรณ์สเปกตรัมง่ายขึ้นจนถึงขีดจำกัดโดยการกำจัดเลนส์โฟกัสพิเศษ เพื่อให้ได้สเปกตรัม ต้องใช้เพียงตะแกรงกรีดและตะแกรงเว้าเท่านั้น ต้องขอบคุณการใช้ตะแกรงดังกล่าว ทำให้สามารถเข้าถึงพื้นที่ของอัลตราไวโอเลตสุญญากาศไกลได้ (ถึง< 500 ก)การวัดความยาวคลื่นที่แม่นยำในสเปกตรัมเชิงซ้อนในปัจจุบันเป็นเรื่องที่นึกไม่ถึงหากไม่มีตะแกรงเว้าขนาดใหญ่ ทฤษฎีที่สมบูรณ์ของโครงตาข่ายโค้งงอนั้นค่อนข้างซับซ้อนและเราจะนำเสนอเฉพาะข้อโต้แย้งและข้อสรุปหลักที่ง่ายที่สุดที่นี่

โดยทั่วไปแล้ว ตะแกรงจะถูกนำไปใช้กับพื้นผิวของทรงกลม แม้ว่าตะแกรงที่นำไปใช้กับพื้นผิว toric และทรงรีจะมีข้อดีที่ทราบอยู่แล้วก็ตาม เราจะถือว่าขนาดของส่วนที่แรเงาของโครงขัดแตะและความสูงของเส้นขีดนั้นเล็กเมื่อเทียบกับรัศมีของทรงกลม r ที่ใช้ ตรงกลางของจังหวะกลางของขัดแตะจะเรียกว่าศูนย์กลาง ลองวาดวงกลมที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเท่ากับรัศมีความโค้งของโครงตาข่าย วงกลมนี้สัมผัสกับตะแกรงที่อยู่ตรงกลางและอยู่ในระนาบตั้งฉากกับลายเส้น วงกลมนี้เรียกว่าวงกลมโรว์แลนด์

ลองพิจารณาเส้นทางของรังสีเอกซ์โครมาติกที่ตกกระทบบนตะแกรงจากจุดนั้น ส,นอนอยู่บนวงกลมนี้ อนุญาต กและ ใน- เส้นขัดแตะสองเส้นที่อยู่ติดกัน รังสี เอส.เอ.และ เอส.บี.จังหวะเหล่านี้ตกอยู่ที่มุม w และ w + ดีช. รังสีหักเห เออาร์และ วีอาร์ไปที่มุม c และ c + cD แล้วตัดกันที่จุดนั้น ร.ให้เราแสดงจุดศูนย์กลางของความโค้งของโครงตาข่ายด้วย กับ.อนุญาต

เงื่อนไขสูงสุดสำหรับตะแกรงแบนนั้นได้มาจากการเปรียบเทียบความแตกต่างของเส้นทางของรังสีข้างเคียงกับจำนวนความยาวคลื่นจำนวนเต็ม:

ให้เราขยายรังสี SB ไปยังจุด G และ PB ไปยังจุด F เพื่อให้ SG=SA และ PF - = RA จากนั้นคุณสามารถเขียนได้

มุม เอเอฟบีและ เอจีบีแตกต่างจากเส้นตรงตามค่าตามลำดับมุมเล็ก Dg และ Dc ด้วยความแม่นยำเท่ากัน ดังนั้นบาปค. จากนั้นความเท่าเทียมกัน (2.1) สามารถเขียนได้ในรูปแบบ

ที่ไหน เสื้อ = เอบี- ค่าคงที่ขัดแตะ ดังนั้นเราจึงได้สูตรเดียวกันสำหรับตำแหน่งของจุดสูงสุดหลักเช่นเดียวกับโครงตาข่ายแบน

ให้เราแสดงให้เห็นว่าตะแกรงเว้าซึ่งแตกต่างจากตะแกรงแบนมีผลในการโฟกัส ซึ่งหมายความว่ารังสีที่มีความยาวคลื่น l เล็ดลอดออกมาจากจุดหนึ่ง สและนอนอยู่ในระนาบตั้งฉากกับเส้นตะแกรง ก่อตัวขึ้น โดยไม่คำนึงถึงมุมตกกระทบ w ค่าการเลี้ยวเบนหลักสูงสุดที่จุดเดียวกัน ร.ในการทำเช่นนี้ เราแยกความแตกต่าง (2.2) เทียบกับ w และ μ สำหรับค่าคงที่ l และ k และดำเนินการหาผลต่างอันจำกัด

จากรูป 2.10 เป็นที่ชัดเจนว่า

เช่นเดียวกัน

อีกด้านหนึ่ง

เราได้รับค่า Dsh และ Dts จาก (2.4), (2.5) ลงใน (2.3) และใช้ความเท่าเทียมกัน (2.6)

เพื่อให้สมการนี้เป็นไปตาม q และ r]· ใดๆ ก็จำเป็นและเพียงพอในเวลาเดียวกัน

หรือ (2.8)

สมการ (2.8) คือสมการของวงกลมในพิกัดเชิงขั้ว เส้นผ่านศูนย์กลางของวงกลมนี้เท่ากับรัศมีความโค้งของโครงตาข่าย r เช่น เราได้รับสมการวงกลมโรว์แลนด์ ดังนั้นหากตรงประเด็น สอยู่บนวงกลมโรว์แลนด์ แล้วจุดก็อยู่บนวงกลมเดียวกันด้วย อาร์โดยที่ค่าสูงสุดของการเลี้ยวเบนหลักจะเกิดขึ้นสำหรับรังสีที่มีความยาวคลื่นที่กำหนด l โดยธรรมชาติแล้วสำหรับรังสีที่มีความยาวคลื่นต่างกัน ล ไทย , l 2 เป็นต้น ค่าสูงสุดของการเลี้ยวเบนหลักตาม (2.2) จะเกิดขึ้นที่จุดต่างๆ ร 1 , อาร์ 2 เป็นต้น อย่างไรก็ตาม จุดทั้งหมดเหล่านี้อยู่บนวงกลมเดียวกัน ก่อตัวเป็นสเปกตรัมของแหล่งกำเนิดที่วางอยู่บนนั้น เอส.บีสมการที่กำหนดวงกลมนี้ไม่รวมค่าคงที่ของโครงตาข่าย ซึ่งหมายความว่าตะแกรงใดๆ ที่มีรัศมี r จะทำให้เกิดสเปกตรัมที่อยู่ในวงกลมเดียวกัน

การพิจารณานี้ไม่ได้คำนึงถึงรังสีที่มาจากจุดใดจุดหนึ่ง ส,แต่ไม่ได้นอนอยู่ในระนาบของวงโรว์แลนด์ก็มุ่งความสนใจไปที่จุดนั้นเช่นกัน ร.

ในทางตรงกันข้ามมันง่ายที่จะแสดงให้เห็นว่าตะแกรงมีสายตาเอียงและภาพลักษณ์ของจุดสำคัญ สคือส่วนของเส้นตรงที่ขนานกับเส้นตะแกรง

การแสดงออกของกำลังการแยกส่วนของตะแกรงเว้าเกิดขึ้นพร้อมกับการแสดงออกที่สอดคล้องกันสำหรับตะแกรงแบน การกระจายเชิงมุม เช่น ในกรณีของโครงตาข่ายแบน จะได้มาจากการหาความแตกต่างของความเท่าเทียมกัน (2.2) เทียบกับ l

สูตรสำหรับการกระจายตัวเชิงเส้นนั้นหาได้ง่ายโดยการนับระยะทาง ลไปตามวงกลมของโรว์แลนด์ มุม q ซึ่งถูกเขียนไว้ในวงกลมที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง r จะเท่ากับ q = ลิตร/รอบดังนั้น หลังจากหาความแตกต่างด้วยความเคารพต่อ l เราจะพบนิพจน์ที่เกี่ยวข้องกับการกระจายตัวเชิงเส้นและเชิงมุมของโครงตาข่าย:

ไม่รวมใน (2.3) และ (2.39) ง ค/ดล.สำหรับการกระจายตัวเชิงเส้น ผมได้ 1

ภาพรอยกรีดที่กำหนดโดยตะแกรงเว้ามีความโค้งอยู่บ้าง เช่นเดียวกับในกรณีของตะแกรงแบน อย่างไรก็ตามอย่างหลังมีขนาดเล็กและสามารถละเลยได้สำหรับตะแกรงขนาดที่ใช้กันทั่วไป ถ้าตะแกรงและกรีดอยู่บนวงกลมโรว์แลนด์ สเปกตรัมก็จะอยู่บนวงกลมเดียวกันด้วย ตามมาจากสมการ (2.8) เป็นไปได้ที่จะได้สเปกตรัมที่มีการจัดเรียงกรีดและตะแกรงที่แตกต่างกัน อย่างไรก็ตาม การคำนวณโดยละเอียดแสดงให้เห็นว่าเมื่อองค์ประกอบทั้งสามส่วนของการติดตั้ง (กรีด ตัวรับสัญญาณ ตะแกรง) ตั้งอยู่บนวงกลมโรว์แลนด์ ความคลาดเคลื่อนจะน้อยมาก

ตำแหน่งสเปกตรัมถูกคำนวณสำหรับตะแกรง "เล็ก" หากขนาดของมันเทียบได้กับรัศมีแล้วนอกจากสายตาเอียงแล้วยังมีความผิดปกติอื่น ๆ ที่ทำให้รูปร่างของเส้นสเปกตรัมแย่ลง