Заказ работы

Заказать
Каталог тем
Каталог бесплатных ресурсов

Определение параметров двумерной решетки микроскопическим и дифракционным методами

определение параметров двумерной решетки микроскопическим и дифракционным методами1 ЦЕЛЬ РАБОТЫОпределение параметров двумерной решетки (сетки) микроскопи-ческим и дифракционным методами, анализ и сопоставление получен-ных результатов.2 БИБЛИОГРАФИЯ1 Бутиков Е.И. Оптика: Учеб. пособие для втузов / Под ред. Н.И. Калитиевского.- М.: Высш. шк., 1986. - 512 с.2 Сивухин Д.В. Общий курс физики. Оптика.- М.: Наука, 1980.- 751 с.Ландсберг Г.С. Оптика.-М.: Наука, 1976.- 926 с.3 Трофимова Т.И. Оптика и атомная физика: законы, проблемы, задачи.- М.: Высш. шк., 1999. - 288 с.4 Савельев И.В. Курс физики: Учеб. пособие для студентов втузов. – [В 3 – х т.].-Т. 2: Электричество и магнетизм. Волны. Оптика.- М.: Наука, 1989. - 496 с.3 ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ  ВВЕДЕНИЕПод дифракционной решеткой в широком смысле слова понимают всякую структуру, обладающую пространственной периодичностью. Если свойства структуры периодически меняются только в одном направлении, то решетка называется одномерной или линейной. Если же периодичность решетки имеет место в двух или трех направлениях, то решетка называется соответственно двух – или трехмерной (пространственной).Теория линейной дифракционной решетки дает следующее выраже-ние для интенсивности света, распространяющегося под углом  к нормали после дифракции на правильной структуре из  щелей.                 (1)где  - ширина щели,  - период решетки,  - длина волны. Множи-тель  определяет интенсивность света, излучаемого в направлении , которая зависит от потока энергии падающего на решетку света. Первый множитель характеризует распределение интенсивности в результате дифракции плоской волны на каждой щели. Он обращается в нуль в точках для которых .                              (2)В этих точках интенсивность, создаваемая каждой из щелей в отдельности, равна нулю.Второй множитель, учитывающий интерференцию между пучками, исходящими от всех щелей, принимает значение  в точках, удовлетворяющих условию.                               (3)На рисунке 1 приведено распределение интенсивности  при дифракции света на правильной структуре из  щелей: а) обусловленное интерференцией  пучков от разных щелей; б) дифракцией каждой щели; в) суммарное распределение, т.е. график функции (1) для  и .а)     б)в)Рисунок 1 Распределение интенсивности  при дифракции света на правильной структуре из N щелей: а) интерференционная картина N пучков от разных щелей;б) интерференционная картина от каждой  щели;в) суммарное распределение интенсивности для дифракционной ре-шетки для  N=60 и .Из формул (1), (2), и (3) следует, что интенсивность  - го главного максимума .                                (4)Из анализа формулы (4) следует, что ~ , т.е. с увеличением порядка дифракции достаточно быстро уменьшается интенсивность соответствующего главного максимума. Следует отметить, что этот вывод справедлив только для решетки, состоящей из периодически чередующихся прозрачных щелей и непрозрачных мест, т.е коэффициент пропускания решетки меняется вдоль нее периодическими скачками от 0 до 1. Так, при дифракции на решетке, прозрачность которой меняется по синусоидальному закону, наблюдаются максимумы только первого порядка. Кроме того, интенсивность света в  - м максимуме существенно зависит от отношения . Действительно, из формул (2) и (3) вытекает, что главный максимум  - го порядка придется на  - й минимум от одной щели, если будет выполнено равенство . Это возможно, если  равно отношению двух целых чисел  и . Тогда главный максимум  - го порядка наложится на  - й минимум от одной щели, максимум - ого порядка на  - й минимум и т.д., в результате чего максимумы порядков  будут отсутствовать. Описанные выше особенности дифракционной картины относятся к случаю одномерной решетки, коэффициент пропускания которой меняется только вдоль одного направления. Рассмотрим двумерную решетку представляющую собой скрещенные перпендикулярные решетки с периодами  и . Узкий пучок монохроматического света, пройдя через первую решетку с вертикальными, например, штрихами дает совокупность максимумов вдоль горизонтальной линии. Световой пучок, соответствующий каждому максимуму, проходя через вторую решетку, распадается на новую совокупность пучков, дающих максимумы вдоль вертикальной линии. Полная картина спектра подобна изображению на рисунке 2. Цифры показывают порядок спектра в первой и второй решетках; интенсивность их убывает по закону распределения интенсивности в дифракционных спектрах решетки.Если решетки с  и  не взаимно перпендикулярны, то положения рефлексов (максимумов) будут зависеть и от угла между штрихами решеток. Таким образом, по расположению рефлексов можно судить о структуре поверхности: о величине периодов  и  и взаимной ориентации решеток.Если поверхностная структура не периодична, картина получится более сложной. В частности, если структура состоит из частиц, близких по форме и размерам, но всевозможно ориентированных, например запыленная пластинка, то такая структура эквивалентна совокупности простых решеток всех возможных ориентировок, а соответствующая дифракционная картина представится в виде концентрических колец. Этот случай исследуется в лабораторной работе 30 (упражнение 2).Рисунок 2 Схематическое изображение распределения интенсивности при дифракции света на двумерной решетке (сетке).4 ПРИБОРЫ И ПРИНАДЛЕЖНОСТИ1 Двумерная дифракционная решетка (сетка).2 Микроскоп.3 Оптическая скамья.4 Полупроводниковый лазер.5 Экран.5 ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫУпражнение 1Определение параметров (периода и ширины щели) двумерной решетки (сетки) микроскопическим методом.Применяемый в данной работе микроскоп снабжен окулярным микрометром, т.е. стеклянной пластинкой со шкалой, расположенной в фокальной плоскости окуляра.Для того, чтобы определить размер предмета надо проградуировать шкалу окулярного микрометра в делениях другого масштаба, располагаемого на месте исследуемого предмета. Таким масштабом является объект – микрометр, т.е. объектная шкала, цена деления которой известна (0,01 мм). Чтобы получить четкое изображение объектной шкалы тубус микроскопа сначала перемещают вниз винтом грубой наводки почти до упора в объект. За расстоянием между предметом и объективом удобно следить, глядя сбоку в плоскости рассматриваемого объекта. Обращаем особое внимание студентов на то, что при отсутствии контроля сбоку тубус микроскопа можно перемещать только вверх! При движении вниз нетрудно проскочить правильное расстояние и объектив упрется в рассматриваемый объект, - объект или объектив при этом могут быть испорчены. Наблюдая в микроскоп медленно поднимают тубус винтами грубой и точно

Размер файла: 315.5 Кбайт
Тип файла: doc (Mime Type: application/msword)
Заказ курсовой диплома или диссертации.

Горячая Линия


Вход для партнеров