Šviesos bangos ilgio nustatymas difrakcine gardele

Ištrauka

ŠVIESOS BANGOS ILGIO NUSTATYMAS DIFRAKCINE GARDELE

Darbo tikslas:
Įsitikinti, kad įvairių spalvų spindulių bangų ilgiai yra skirtingi.
Teorinė dalis:
Regimoji šviesa sudaryta iš trumpų elektromagnetinių bangų, kurių ilgis siekia nuo 400 nm iki 760
nm, o dažnis - 430–750 THz. Elektromagnetinės bangos - tai periodiškai kintančio
elektromagnetinio lauko, kurį sudaro glaudžiai susiję, vienas nuo kito priklausantys, elektrinis ir
magnetinis laukai, sklidimas erdvėje. Optikoje pasikliaujama elektrinio lauko nagrinėjimu, nes tik
jis ir sukelia regėjimo pojūtį.
Elektromagnetinių bangų įsiskverbimo gylis audiniuose priklauso nuo bangos ilgio (ilgesnės,
metriniam-decimetriniam diapozonui priklausančios bangos pereina beveik kiaurai per audinius, nes
jų įsiskverbimo gylis kur kas didesnis už veikiamų objektų matmenis, trumpesnių negu decimetrinių
bangų (nuo milimetrinių iki optinių) įsiskverbimo gylis mažas (milimetrai ar jo dalys), dažnio
(didesnę dažnio vertę atitinkančių bangų įsiskverbimo gylis yra mažesnis nei žemesnio dažnio
bangų), taip pat veikiamų objektų santykinės magnetinės skvarbos ir savitojo elektrinio laidumo.
Todėl galima teigti, jog skirtingų spalvų šviesos bangos turi nevienodą įsiskverbimo į audinius gylį
– jis daug mažesnis mėlynai šviesai (trumpesnių bangų) negu raudonai.
Kad šviesa pasireiškia kaip elektromagnetinės bangos, rodo ne tik banginės prigimties reiškiniai -
interferencija, poliarizacija – ir įsiskverbimo gylio bei ilgio, dažnio parametrų sąryšis, bet ir tai, jog
bangos, susidūrusios su mažais (bangų ilgio eilės) kliuviniais, angomis arba siaurais plyšiais,
pastebimai užlinksta. Šis reiškinys vadinamas šviesos difrakcija – tai šviesos nukrypimas nuo
tiesiaeigio sklidimo ir užlinkimas į šešėlio sritį už kliūčių. Difrakcijos reiškiniai plačiai taikomi
moksle ir praktikoje. Pavyzdžiui, tiriant rentgeno spindulių difrakciją kristaluose, buvo išsiaiškinta
kristalų struktūra, atomų išsidėstymas gardelėse. Difrakciniais metodais tiriama ir šviesos sudėtis.
Šiam tikslui naudojami optiniai įtaisai, vadinami difrakcinėmis gardelėmis. Jie yra sudaryti iš
didelio skaičiaus periodiškai išdėstytų rėžių (griovelių, plyšių, iškilumų) plokščiame arba įgaubtame
optiniame paviršiuje. Gaminant difrakcines gardeles, rėžiai prietaisuose tampa neskaidrūs, o tarpai
lieka skaidrūs ir atlieka plyšelių vaidmenį. Vieno skaidraus plyšio ir rėžio bendras plotis vadinamas
gardelės konstanta. Eigos skirtumas tarp dviejų pro gretimus rėžius praėjusių bangų lygus šiai
išraiškai:Δd=dsinϕ
. Difrakcinė gardelė naudojama spektriniuose prietaisuose kaip dispersinė
sistema, skaidanti elektromagnetinę spinduliuotę į spektrą. Difrakcinės gardelės rėžiai
krintančiosios šviesos bangos frontą išskaido į atskirus koherentinius pluoštelius, kurie difragavę
rėžiuose interferuoja ir sukuria atstojamąjį erdvinį šviesos intensyvumo pasiskirstymą -
spinduliuotės spektrą, kuris yra sudarytas iš septynių pagrindinių spalvų. Jį nusako difrakcinės