ДИФФРДКЦИЯ

ДИФФРДКЦИЯ
ДИФФРДКЦИЯ (от лат. diffractus—разломанный) , огибание волнами встречных препятствий. Д. существует для любых волн— световых, звуковых, волн на поверхности жидкости и т. д. Она сказывается особенно резко, если размеры препятствия соизмеримы с длиной волны, и проявляется отклонениями от прямолинейности распространения волны. Звуковые волны в воздухе имеют размеры приблизительно того же порядка, как окружающие нас предметы; поэтому Д. звуковых волн настолько привычна, что обычно на это явление не обращают внимания. Наоборот, световые волны чрезвычайно малы в сравнении с обычными предметами, и Д. света требует спец. условий наблюдения. Аркадьев получил диффракционное изображение ножниц, поместив источник света, шириной около 1 мм, на расстоянии 24 м, а фотографическую пластинку—за ножницами на расстоянии 15 метров. По законам геометрической оптики прямолинейные лучи от малого источника при таких расстояниях должны бы дать безукоризненно правильную тень; на самом же деле получается сложная картина, испещренная светлыми и темными полосами, являющимися результатом Д. Чередующиеся полосы или пятна в диффракционной картине объясняются интерференцией" диффрагирующих волн; точно так же с интерференцией связано разложение белого света в спектр, всегда наблю- даемое при Д. Если размеры диффрагирую-щей щели малы сравнительно с длиной волны, то полос или пятен не получается; пройдя щель, свет приблизительно равномерно рассеивается по всем направлениям. Поэтому для получения резкой диффракционной картины нужно, чтобы щель была не очень велика, но и не мала в сравнении с длиной волны. Диффракционные явления легко наблюдать, прищурив глаз и рассматривая удаленный источник сквозь ресницы (ресничные волоски служат диффракционными экранами). Д. обнаруживается в оптических приборах, если рассматривать достаточно малые предметы; напр. в телескоп все неподвижные звезды дают диффракционные кружки, окруженные кольцами; то же имеет место в микроскопе и ультрамикроскопе при рассматривании предметов, лежащих за пределами т. н. разрешающей способности прибора. Разрешающей способностью прибора, напр. микроскопа, называется наименьшее расстояние между двумя отдельными точками, когда последние воспринимаются еще порознь. Предел разрешающей способности всецело определяется Д. Вследствие Д. немыслимо построить микроскоп, к-рый позволял бы в деталях рассматривать предметы, значительно меньшие длины световой волны Я. Точнее, предел разрешающей способности микроскопа при наиболее совершенных условиях работы (боковом освещении) а =*-£—.—— • Здесь и—половина угла, под к-рым видно отверстие объектива из точки объекта, а /*—показатель преломления. Диффракция используется в так называемых д и ффракц ионных решот-к а х для получения спектров. В простейшей форме решотка получается, если нанести алмазом большое число параллельных прямых штрихов на стекле. Каждый промежуток между штрихами действует как диффракционная щель, диффракционный свет от отдельных щелей интерферирует, в результате чего при прохождении сложного света через решотку получается ряд спектров, справа и слева от центрального белого пятна. Эти спектры и цвета в них расположены вполне закономерно; определенному углу, под к-рым рассматривается свет, соответствуют свой порядок спектра и длина волны. Порядком Д. спектра называется его номер. Центральное неразложенное белое пятно называется спектром нулевого порядка, первый спектр справа или слева—первого порядка и т. д. Чем выше порядок спектра, тем он шире, тем чище в нем отдельные цвета. Впрочем спектры высших порядков накладываются один на другой и очень слабы, поэтому пользоваться ими трудно. В отличие от призматических спектров, дисперсия которых зависит от сорта стекла, диффракционные спектры расположены всегда по одному закону и поэтому называются нормальными. Дисперсия в красной части спектра диффракционных решоток значительно больше, чем в призматических. Для мед..целей строят иногда для изучения спектров в желто-красной части карманные спектроскопы и небольшие спектрографы с диффракционной решоткой. Для точных физ. спектральных исследований часто применяют т. н. Роуландовские отражательные диффракционные решотки, к-рые наносятся на вогнутой поверхности зеркального металла. Вогнутая решотка сама собирает падающие на нее лучи и дает действительное изображение спектра. Разрешающая способность решотки, т. е. минимальное расстояние между двумя спектральными линиями, при к-ром в данном спектре линии еще не сливаются, определяется произведением общего числа штрихов решотки на порядок спектра; в Роуландовских решотках число штрихов достигает сотен тысяч при расстоянии между ними около 1 /л; в таких приборах можно определять длины волн с точностью до тысячных долей m/i. Решотки такого типа в нормальных условиях пригодны для изучения видимого спектра и всего ультрафиолетового (приблизительно до Ют//). Если изучать спектры при почти скользящем падении лучей на решотку, то можно получить и рентгеновские спектры (по крайней мере для мягких лучей). В нормальных условиях однако диффракционная решотка для рентгеновских лучей не подходит, отверстия ее слишком велики сравнительно с длиной волны; поэтому вместо искусственной решотки пользуются естественной, именно кристаллами. В кристаллах атомы или молекулы расположены в узлах совершенно правильной пространственной решотки на расстояниях порядка Ю-8 см, соизмеримых с длиной волны лучей Рентгена. Поэтому для получения рентгеновских спектров пользуются Д. их в кристаллах. Для видимых лучей «отверстия» кристаллической решотки слишком малы, и заметной Д. получиться не может. Точная теория Д., вполне вытекающая из волновой теории света, является одной из самых сложных в математическом отношении глав оптики. Лит.: Майкельсон А., Световые волны и их применение, Одесса, 1912; о н ж е, Исследования по оптике, М., 1929; Хвольсон О.,Курс физики, т. II, Берлин, 1923.                                    С. Вавилов.

Большая медицинская энциклопедия. 1970.


Поделиться ссылкой на выделенное

Прямая ссылка:
Нажмите правой клавишей мыши и выберите «Копировать ссылку»