Оптика - Годжаев Н.М.
Скачать (прямая ссылка):
света на монохроматические волны) дифракционная решетка решает ту же
задачу, которая может быть выполнена математически путем разложения в ряд
(линейный спектр) или интеграл Фурье (сплошной спектр). Спектральный
прибор, служащий для разложения сложного импульса на монохроматические
компоненты, составной частью которого является дифракционная решетка,
называется дифракционным спектрографом. Кроме дифракционной решетки эти
приборы имеют фокусирующую оптику, обеспечивающую четкое изображение
входной щели. В спектрографах полученный спектр р/7 фотографируется
на фотопластинку. Схематическое изображение дифракционного рис
о 34_________________________спектрографа дано на рис. 6.34. Лучи света,
исходящие из щели * шириной Ь, расположенной в фокальной плоскости линзы
Лъ падают на дифракционную решетку Р. Дифрагированные лучи, падая на
линзу JI2, дают соответствующую дифракционную картину в ее фокальной
плоскости, где расположена фотопластинка ФП. Если падающий луч
монохроматический, то данной длине волны будет соответствовать целый ряд
максимумов дифракционной картины, так называемые спектральные линии
разных порядков. Если же падает сложный свет, то каждой длине будет
соответствовать
* Щель является одной из существенных частей спектральных (призменный,
дифракционный) приборов Она служит для получения так называемых
спектральных линий - максимумов дифракционной картины, соответствующей
данной длине во ты Принцип действия щели основан на явтении фра}
нгоферовои дифракции от одной щели, где дальнейшее ее сужение начиная с
определенной ширины приводит к размытию изобоажения щели - к появлению
дифракционной картины. Каждый максимум дифракционной картины называется
спектральной линией, соответствующей данной длине волны X В зависимости
от конкретно поставленной задачи ширину щели, состоящей из двух подвижных
ножей, меняют от нескольких тысячных до нескольких десятых (иногда и
больше) миллиметра.
154
ш,
с)
ш
своя совокупность спектральных линий, причем спектральные линии,
соответствующие разным длинам волн, будут сдвинуты друг относительно
друга. Рабочая область спектра дифракционного спектографа достаточно
широкая, от области вакуумного ультрафиолета (спектрограф с вогнутыми
дифракционными решетками) до области с миллиметровыми и субмиллиметровыми
(спектрограф с эшелеттами - отражательными дифракционными решетками,
имеющими пилообразное поперечное сечение) значениями длин волн, Простота
изготовления эшелетта и возможность сосредоточения почти всей падающей
энергии в одном из спектров высшего порядка делает дифракционные приборы
более выгодными.
Результат разложения сложного импульса будет определяться его свойствами
- формой и продолжительностью.
Однако, как показывают опытные данные, результат разложения не
определяется однозначно параметрами падающего излучения - он зависит
также от свойств спектрального аппарата. Монохроматическое излучение,
подаваемое в спектральный прибор, регистрируется не в виде узкой линии
(рис. 6.35, а) определенной интенсивности, соответствующей частоте coj, а
в виде кривой (рис. 6.35, б), представляющей распределение энергии по
частотам. Такое распределение, вид которого определяется свойствами
данного спектрального аппарата, называется аппаратной функцией. Таким
образом, искажение поступающего в прибор сигнала, вносимое самим
прибором, характеризуется определенной аппаратной функцией.
Следовательно, чтобы с точностью оценить разложение сложного импульса на
монохрома шчсскис составляющие, необходимо знать спектральные
характеристики приборов. В зависимости от конкретной задачи подбирается
тот или иной спектральный прибор с определенными характеристиками.
§ 13. ДИФРАКЦИЯ НА ДВУХМЕРНОЙ РЕШЕТКЕ
До сих пор мы рассматривали дифракцию от плоской одномерной решетки
(штрихи нанесены перпендикулярно некоторой прямой линии). Представляет
интерес рассмотреть также дифракцию от двухмерной решетки (штрихи
нанесены во взаимно перпендикулярных направлениях в одной и той же
плоскости)
Положим, что штрихи нанесены в плоскости ху перпендикулярно осям х и у.
Постоянные решетки в соответствующих направлениях обозначим через dt и d2
Направим на такую решетку параллельный пучок монохроматического света
длиной К. Ось z направим перпендикулярно плоскости двухмерной решетки.
Углы между падающими и дифрагированными лучами и осями х, у, z обозначим
соответственно
155
через а0, |30, у0 и а, |3, у. Очевидно, что а, р и у -¦ углы, дополняющие
углы дифракции до 90°.
Рассмотрим простой случай - направим пучок света перпендикулярно
плоскости решетки, т. е. вдоль оси г. В этом случае а0 = = Ро = 90° и у0
= 0. Условия максимумов вдоль осей х и у будут:
dt sin (90° - a) = d1 cos a = m^, I
d2 sin (90° - P) = d2cos p - m2K, J (6.34)
где т1 и m2 принимают значения 0, 1, 2, 3, ... Угол у связан с углами аир
следующим образом:
cos2 а + cos2 р + cos2 у = 1. (6.35)
Выражения (6.34) и (6.35) позволяют при известных du d2 и X определить а,
