Фізіка
Выдавец: Народная асвета
Памер: 286с.
Мінск 1991
Межы прымянімасці геаметрычнай оптыкі. Усе фізічныя тэорыі адлюстроўваюць працэсы, якія рэальна адбываюцца ў прыродзе, прыбліжана. Для любой тэорыі могуць быць указаны пэўныя межы яе прымянімасці. Ці можна прымяняць у канкрэтным выпадку дадзеную тэорыю або не, залежыць не толькі ад той дакладнасці, якую забяспечвае гэта тэорыя, але і ад таго, якая дакладнасць патрабуецца пры рашэнні той ці іншай практычнай задачы. Межы тэорыі можна ўстанавіць толькі пасля таго, як пабудавана больш агульная тэорыя, якая ахоплівае тыя ж з’явы.
Усе гэтыя агульныя палажэнні адносяцца і да геаметрычнай оптыкі. Гэта тэорыя з яўляецца прыбліжанай. Яна не здольна растлумачыць з явы інтэрферэнцыі і дыфракцыі святла. Больш агульнай і больш дакладнай тэорыяй з’яўляецца хвалевая оптыка. Закон прамалінейнага распаўсюджвання святла і іншыя законы геаметрычнай оптыкі выконваюцца дастаткова дакладна толькі ў тым выпадку, калі размеры перашкод на йіляху распаўсюджвання святла многа большыя за даўжыню светлавой хвалі. Але зусім дакладна яны не выконваюцца ніколі.
Дзеянне аптычных прыбораў апісваецца законамі геаметрычнай оптыкі. Згодна з гэтымі законамі, мы можам адрозніваць з дапамогай мікраскопа неабмежавана малыя дэталі аб’екта;
Мяняючы дыяметр адтуліны, можна ў цэнтры дыфракцыйнай карціны атрымаць і светлую пляму, абкружаную цёмнымі і светлымі кольцамі.
142
з дапамогай тэлескопа можна ўстанавіць існаванне дзвюх зорак пры любых, неабмежавана малых вуглавых адлегласцях паміж імі. Аднак у сапраўднасці гэта не так, і толькі хвалевая тэорыя святла дазваляе разабрацца ў прычынах мяжы адрознівальнай здольнасці аптычных прыбораў.
Адрознівальная здольнасць мікраскопа і тэлескопа. Хвалевая прырода святла накладвае мяжу на магчымасць адрознівання дэталей прадмета або вельмі дробных прадметаў пры іх назіранні з дапамогай мікраскопа. Дыфракцыя не дазваляе атрымаць выразныя відарысы дробных прадметаў, таму што святло распаўсюджваецца не строга прамалінейна, а агібае прадметы. 3за гэтага відарысы атрымліваюцца «размытымі». Ніякае павелічэнне не дапаможа адрозніваць дэталі прадмета, калі іх «размытыя» відарысы зліваюцца. Гэта адбываецца, калі лінейныя размеры прадметаў меншыя за даўжыню светлавой хвалі.
Дыфракцыя накладвае таксама мяжу на адрознівальную здольнасць тэлескопа. У выніку дыфракцыі хваль на краі аправы аб’ектыва відарысам зоркі будзе не пункт, а сістэма светлых і цёмных кольцаў. Калі дзве зоркі знаходзяцца на малой вуглавой адлегласці адна ад адной, то гэтыя кольцы накладаюцца адно на адно і вока не можа адрозніць, ці ёсць два пункты, якія свецяцца, ці адзін. Паміж пунктамі, якія свецяцца, гранічная вуглавая адлегласць, пры якой іх можна адрозніваць, вызначаецца адносінай даўжыні хвалі да дыяметра аб’ектыва.
Гэты прыклад паказвае, што дыфракцыя адбываецца заўсёды, на любых перашкодах. I пры вельмі тонкіх назіраннях яе нельга не ўлічваць і для перашкод, па размеру значна большых за даўжыню хвалі.
Дыфракцыя святла вызначае межы прымянімасці геаметрычнай оптыкі. Агібанне святлом перашкод накладае мяжу на адрознівальную здольнасць найважнейшых аптычных інструментаў тэлескопаў і мікраскопаў.
1. Чаму з дапамогай мікраскопа нельга ўбачыць атам? 2. Сфармулюйце прынцып Гюйгенса — фрэнеля. 3. Паспрабуйце аднавіць дыфракцыйны дослед Юнга. 4. У якіх выпадках прыбліжана справядлівыя законы геаметрычнай оптыкі?
§ 50. ДЫФРАКЦЫЙНАЯ РАШОТКА
На з’яве дыфрацыі заснавана будова выдатнай аптычнай прылады — дыфракцыйнай рашоткі.
Дыфракцыйная рашотка з’яўляецца сукупнасцю вялікага ліку вельмі вузкіх шчылін, падзеленых непразрыстымі прамежкамі (рыс. 133). Добрую рашотку вырабляюць з дапамогай спецыяльнай дзялільнай машыны, якая наносіць на шкляной пласцінцы
143
Рыс. 134
паралельныя штрыхі. Лік штрыхоў даходзіць да некалькіх тысяч на 1 мм; агульны лік штрыхоў перавышае 100 000. Простыя ў вырабе жэлацінавыя адбіткі з такой рашоткі, заціснутыя паміж дзвюма шклянымі пласцінамі. Найлепшымі якасцямі ўладаюць так званыя адбівальныя рашоткі. Яны з’яўляюцца ўчасткамі, якія чаргуюцца, адбіваюць святло і рассейваюць яго. Штрыхі, што рассейваюць святло, наносяцца разцом на адшліфаванай металічнай пласціне.
Калі шырыня празрыстых шчылін (або адбіваючых палос) роўна a, а шырыня непразрыстых прамежкаў (або рассейваючых святло палос) Ь, то велічыня d = a\b называецца перыядам рашоткі. Разгледзім элементарную тэорыю дыфракцыйнай рашоткі. Няхай на рашотку (рыс. 134) падае плоская манахраматычная хваля даўжынёй X.
Другасныя крыніцы ў шчылінах ствараюць светлавыя хвалі, якія распаўсюджваюцца па ўсіх напрамках. Знойдзем умову’ пры якой хвалі, што ідуць ад шчылін, узмацняюць адна адну. Разгледзім для гэтага хвалі, якія распаўсюджваюцца ў напрамку, вызначаемым вуглом ср. Рознасць ходу паміж хвалямі ад краёў суседніх шчылін роўна даўжыні адрэзка AC. Калі на гэтым адрэзку ўкладваецца цэлы лік даўжынь хваль, то хвалі ад усіх шчылін, складаючыся, будуць узмацняць адна адну. 3 трохвуголь'ніка ABC можна знайсці даўжыню катэта AC:
AC = AB sin ф = d sin (p.
Максімумы будуць назірацца пад вуглом <р, вызначаемым умовай
dsin
КНІГІ ОНЛАЙН
