Studopediya

КАТЕГОРИЯ:


Астрономия- (809) Биология- (7483) Биотехнологии- (1457) Военное дело- (14632) Высокие технологии- (1363) География- (913) Геология- (1438) Государство- (451) Демография- (1065) Дом- (47672) Журналистика и СМИ- (912) Изобретательство- (14524) Иностранные языки- (4268) Информатика- (17799) Искусство- (1338) История- (13644) Компьютеры- (11121) Косметика- (55) Кулинария- (373) Культура- (8427) Лингвистика- (374) Литература- (1642) Маркетинг- (23702) Математика- (16968) Машиностроение- (1700) Медицина- (12668) Менеджмент- (24684) Механика- (15423) Науковедение- (506) Образование- (11852) Охрана труда- (3308) Педагогика- (5571) Полиграфия- (1312) Политика- (7869) Право- (5454) Приборостроение- (1369) Программирование- (2801) Производство- (97182) Промышленность- (8706) Психология- (18388) Религия- (3217) Связь- (10668) Сельское хозяйство- (299) Социология- (6455) Спорт- (42831) Строительство- (4793) Торговля- (5050) Транспорт- (2929) Туризм- (1568) Физика- (3942) Философия- (17015) Финансы- (26596) Химия- (22929) Экология- (12095) Экономика- (9961) Электроника- (8441) Электротехника- (4623) Энергетика- (12629) Юриспруденция- (1492) Ядерная техника- (1748) Arhitektura- (3434) Astronomiya- (809) Biologiya- (7483) Biotehnologii- (1457) Военни бизнесмен (14632) Висока technologies- (1363) Geografiya- (913) Geologiya- (1438) на държавата (451) Demografiya- ( 1065) Къща- (47672) журналистика и смирен (912) Izobretatelstvo- (14524) външен >(4268) Informatika- (17799) Iskusstvo- (1338) историята е (13644) Компютри- (11,121) Kosmetika- (55) Kulinariya- (373) културата е (8427) Lingvistika- (374) Literatura- (1642) маркетинг-(23702) математиците на (16968) Механична инженерно (1700) медицина-(12668) Management- (24684) Mehanika- (15423) Naukovedenie- (506) образователна (11852) truda- сигурност (3308) Pedagogika- (5571) Poligrafiya- (1312) Politika- (7869) Лево- (5454) Priborostroenie- (1369) Programmirovanie- (2801) производствено (97 182 ) индустрия- (8706) Psihologiya- (18388) Religiya- (3217) Svyaz (10668) Agriculture- (299) Sotsiologiya- (6455) на (42831) спортист строително (4793) Torgovlya- (5050) транспорт ( 2929) Turizm- (1568) физик (3942) Filosofiya- (17015) Finansy- (26596) химия (22929) Ekologiya- (12095) Ekonomika- (9961) Electronics- (8441) Elektrotehnika- (4623) Мощност инженерно ( 12629) Yurisprudentsiya- (1492) ядрена technics- (1748)

Решетки дифракция спектри. Дисперсия и разделителната способност решетки




въпроси:

1. дифракционна решетка.

2. дифракция спектър.

3. Дисперсия и разделителна способност.

4. рентгенова дифракция на кристалната решетка.

1. дифракционна решетка. За да се увеличи интензивността и по-добро разделяне на цветовете не трябва да се използва един и същи слот, и цялата решетка, която е поредица от успоредни прорези на еднаква ширина и разделени от непрозрачна разстояние между ширина б. сума

A + B = 1 (1)

Той призова за периода или решетка константа на дифракцията.

Конструктивно решетката за видимата светлина се произвежда чрез прилагане върху прозрачна стъклена плоча с помощта на диамант нож машина делителна серия от тънки паралелни канали, каналите на същата ширина В и на равни разстояния един от друг. стъклена повърхност в рамките на каналите става скучна, и тези канали са непрозрачни, пропуски, разделящи участъците с една непрекъсната повърхност - на "празнина" _reshёtki, Фиг.1.

Дифракционни решетки са обикновено 100 до 600 пукнатини за 1 тМ, че период л = 10-2 m. Най решетка 1800 съдържа прорези 1 мм, общата дължина до няколко сантиметра., Така че общият брой слотове достигне 10 5.

Фиг.1.

Помислете самолет монохроматична вълна обикновено инцидент на решетка, фигура 2. Поставете паралелно решетка събирателна леща L, но в своята фокусна равнина - на екрана E. Всеки от решетъчни паралелни слотовете на екрана дава дифракционен модел, показан на фигура 2 от пунктирани линии. L обектив събира успоредни кохерентни лъчи, идващи от всички слотове под ъгъл φ до главния оптичната ос в същото точка М на фокалната равнина. В паралелни всички пукнатини решетка и строг еднородност на размера на амплитудата на колебание, генерирани в точка М на всеки слот индивидуално, няма да бъде същият. Почти същото ще и разпределението на интензитет по екрана и амплитудите на трептене, идващи от всеки процеп. дифракционен модел на мрежата се определя в резултат на взаимната интерференция на голям брой вълни, идващи от всички пукнатини.

Pis.2.

На централната линия на екрана, която минава през главния обектив фокус О, лъчи, идващи от всички слотове се събират без допълнителна пътека разлика, т.е. Те пристигат в същата фаза. Така се добавят само техните трептене амплитуди, и в случай на N равно амплитуда на трептенията получената прорези ще N пъти и N 2 интензитет в пъти повече от един слот в случая.

Лъчите, идващи от различни прорези под ъгъл й, различни от нула, се събират в една точка М, като различни оптични трасета и с различни фази на трептенията. Те дават намесата на по-сложна картина.



Помислете два съседни слотове. Фигура 2 показва, че лъчите, идващи от съответните точки на две цепки (външните, централни или междинни) имат една и съща пътека разликата

D = л Син (2)

и стигна до точка M с изместване на фазата у = 2p (л Син) / л. Същата точната фаза на прехода у е между вибрации, идващи от трета слота и втора, четвърта и трета и т.н.

Рязкото увеличаване на амплитудата на получения трептенията се наблюдава в случаите, когато амплитудата на колебанията на всички пукнатини и аз имам една и съща посока, т.е. има изместване на фазата на 2p пъти (Фигура 3), която съответства на разликата в пътя между съседни цепки D пъти четен брой полувълни:

L Син m = 2 ml / 2 = мл, т = 0, ± 1, ± 2, ± 3, .... (3)

Състояние (3) характеризира позицията на основните пикове на решетката на дифракция. В ъглите й к отговаря (3), амплитудата на колебание получената А = NA 1 и интензивността на дифракционен модел се увеличава в N 2 пъти в сравнение с дифракция на процеп. Благодарение на взаимно намесата на светлинните лъчи от N слотове в някои отношения те ще се изключват взаимно. В тези области между основните пикове имат повече интензивност минимуми, разделени от вторични пикове, интензитетът на който е значително по-малко от основната максимуми.

С увеличаване на N повишава яснотата на дифракционната картина - повишена интензивност и намалена ширина на основните върхове. Благодарение на намесата на енергията се преразпределя в космоса, и тази енергия е концентрирана в един все по-тесен диапазон от ъгли Dj.

Ние се подчертае, че въпреки че позицията на основните пикове на решетката не зависи от броя на слотовете, големия брой слотове е много важно:

A

Фигура 3.

1) Яркостта на всяка линия се увеличава като N 2, 2), ширината на всеки ред намалява, тъй като 1 / N. Това увеличава точността на измерванията.

2. дифракция спектър. Ако решетката ще падне nonmonochromatic светлина, всички дифракционните пикове на различни от центъра, за да се разлагат лъчи с различни цветове в спектъра. Централният максимум (m = 0) за всички дължини на вълните ще съответстват на J = 0. максимуми на първия ред (m = 1), за виолетови лъчи се намира по-близо до центъра, отколкото до червено. Между тях ще бъдат разположени върхове междинни цветове, и ние ще се наблюдава дифракция спектър на първия ред. Между нула и първата спектър поръчка е почти тъмна зона е много слаби вторични пикове. Същата тъмна зона се намира между червения край на спектъра на първия ред и втори ред лилаво край на спектъра, Фигура 4.

Фигура 4.

Поради ограничеността на дифракционна решетка върхове различни цветове почти не се припокриват един с друг. Това свойство на решетката на дифракция се използва за изследване на спектрален състав на светлината (определяне на интензитета и дължини на вълната на монохроматични компоненти), т.е. дифракционна решетка може да се използва като спектрална устройство. За etogoreshetka D се поставя на масата на гониометъра и се осветява от паралелен лъч светлина да колимационния (Фигура 5.). Разпадане на решетка в спектъра на светлината се открива с фотодетектор или R наблюдава в телескопа. Ф е ъгъл може да се промени и да се определят мащаба на гониометъра.

Спектърът на дифракционна решетка, получен от ясни, толкова повече слотове N съдържа решетка. Максималният брой на наблюдаваните спектри дифракция се определя от условието, че Син м £ 1 модул, т.е.

м макс £ л / л. (4)

състоянието

Син М = мл / л (5)

ясно е, че Sines на ъгли в границите от около пряко пропорционална на дължина на вълната, т.е. дифракция спектри, за разлика от спектрите призмата monochromators са винаги еднакви и еднакво. Чрез поставянето на дифракционна решетка D на масата на гониометъра (Фигура 5) и осветяване със сноп от успоредни лъчи през процеп колиматор K, че е възможно, чрез измерване на ъгъл й м, при които данните могат да се видят в лъчите на телескоп T, точно намерят своето дължина на вълната л.

Светлоотразителни решетка произведен надраскване инсулти, успоредна на повърхността на огледалото. Нейната теория е по същество не се различава от прозрачен теорията на решетка.

За някои региони на спектъра непрозрачно стъкло (например, ултравиолетови лъчи). В този случай, ще трябва да използвате кварцов оптика и отражателни решетки. Без обектив можете да направите, подмяна на плосък отражателен вдлъбната решетка.

3. Дисперсия и разделителна способност. Основните характеристики на всеки спектрален инструмент е неговата дисперсия и разделителна способност. Дисперсия или определя ъгловото разстояние между две спектрални линии, които се различават по дължина на вълната от едно (например, 1 ангстрьома). Резолюция определя минималната разлика в мощността дължини на вълните DL, при което двете линии в спектъра се наблюдават отделно.

Ъгловата дисперсията е количеството

D = djdl, (6)

където DJ - ъгловото разстояние между спектралните линии, които се различават по дължина на вълната на DL (Фигура 6). Може да бъде показано, че

D = m / л cosφ ≈ M / L, (7)

тъй cosφ ≈ 1. Това означава, че ъгловата дисперсия е обратно пропорционална на решетка период л. Колкото по-висока от порядъка на к спектър, толкова по-голяма дисперсия.

дифракционна решетка


обектив

FJ

DJ

показ

г л ¢

л ¢ фигура 6.

Наречен линейна стойност на дисперсията

Ling D = г л ¢ / дл, (8)

където г л ¢ - разстояние на екрана или върху плочата между спектъра. линии, които се различават по дължина от DL. Линейната дисперсията се свързва с ъглово съотношение дисперсия

Ling D = FD, (9)

къде е - фокусно разстояние на обектива, който събира дифрактирани лъчи върху екрана. Като се има предвид (7), можем да напишем

D Лин = FM / л. (10)

Решаването на спектралната инструмент, наречен безразмерна величина

R = LDL, (11)

където DL - минимална разлика дължина на вълната от двата спектрални линии, по които тези линии се наблюдават отделно.

Способността за разрешаване (т.е., отделни възприемане) на две спектрални линии в близост зависи не само от разстоянието между тях, което се определя от дисперсията на устройството, но и на спектрална широчина, максимуми (фиг. 7). Според критерия Рейли, изображението на две еднакви съседен точкови източници на светлина или две съседни спектрални линии с равни интензитет решими, ако центъра на дифракционни места на всеки от тях пресича ръба на първия тъмен пръстен на друг. Когато интензитетът на Rayleigh критерий "разликата" между върховете 80% на максималния интензитет.

Фигура 7.

Разделителната способност на дифракционна решетка е пропорционална на реда на спектъра на м, а броят на слотовете N:

R пречупва. Декември = MN, (12)

че е, за определен брой слотове за увеличаване на разделителната способност е необходимо да се премине към по-голяма цел на спектъра на дифракция. Съвременните решетки имат относително висока разделителна способност (до 2 х 10 5).

Като пример, Фиг. 7x показва дифракционни модели за двата спектрални линии, получени с помощта на три дифракционни решетки с различни стойности на дисперсия и разделителна способност.

Ris.7h. (Str.405, Savelyev).

Разделителната способност мрежи 1 и 2 са едни и същи, но дисперсията на първия масив е по-малко от секунда. Grid 2 и 3 имат същото разсейването но разделителната способност на втория масив е по-голяма от третия.

През есента на светлината от обектива на източника на дистанционно точка светлина във фокалната равнина на лещата се дължи на дифракцията на светлинните вълни, вместо на изображението точка се наблюдава дифракция под формата на светло място, заобиколен от редуващи се светли и тъмни пръстени. Когато обективът се използва светлината от две отдалечени точки на светлина с определена ъглова разстояние δφ, фокусната равнина на лещата има налагането на техните дифракция. Използване на критерия Rayleigh може да се получи, че малката ъгловото разстояние между двете точки, които са разрешени леща с фокусно разстояние F, е равна на

δφ = 1,22λf / D, (13)

където D - диаметър на входната зеница на лещата.

Взаимният АКТБ, наречен разделителна способност (капацитет) Lens

R = 1 / δφ = D / 1,22fλ. (14)

От (14) следва, че за да се повиши разделителната способност на оптични инструменти, необходими, за да се увеличи диаметърът на лещата. Така произведен оптични телескопи вход огледало с диаметър от няколко метра.

Например, човешки диаметъра на зеницата при нормална светлина е около 2 х 10 -3 m. Оптичното лъчение с λ дължина на вълната = 0,5 · 10 -6 m и F = 1, ние δφ = 3 × 10 -4 рад ≈ 1 ". Следователно минималното ъгловото разстояние между точките, в които окото ги възприема дори отделно, равно на една ъглова минута.

4. рентгенова дифракция на кристалната решетка. (Пропуснато) !!!!! През 1895 г., Рьонтген открива, че електрически разряд във вакуумна тръба има радиация, невидимо за очите. Освен това разследването показа, че тази радиация, наречен X-лъчи и в бъдеще, има едно вещество в бомбардировката от бързи електрони. В модерните рентгенови тръби целта, стреля електрони, метална пластина - катода, разположени под ъгъл от 45 ° до потока от електрони. стойност електрон скорост се определя от потенциална разлика между анода и катода.

Рентгенови лъчи - електромагнитно излъчване трудно, и то има вълнови свойства. За да се открият дифракцията е необходимо, че размерите на процепите и бариери, които образуват редовно решетка по пътя вълни не са били твърде големи в сравнение с дължината на вълната. Рентгенови лъчи с дължина на вълната е толкова малка, че се наблюдават обикновени решетки му дифракция.

Дифракция на електромагнитно излъчване се наблюдава не само в едномерен дифракционна решетка, но също така и на две и триизмерни периодични структури. Ние извършваме следните мисли. Ние събрахме две дифракционни решетки, един след друг, така че техните движения са взаимно перпендикулярни. Първият решетка воля, например, в хоризонтална посока от множество пикове, чиито позиции се определя от състоянието

Син 1 L 1 = ± m 1 л (т = 0, 1, 1,2,3, ..,). (15)

Вторият решетката ще се счупи всеки формира така, че лъчите на радиация на силните подредени вертикално, разпоредбите на които се определя от условието

L 2 Син 2 = ± m 2 L (M 2 = 0, 1,2, ...). (16)

В резултат на това, дифракционен модел ще изглежда правилно разположени светли петна.

Същият модел на дифракция се получават, ако вместо две мрежи да прозрачна плоча, покрита с две системи за взаимно перпендикулярни движения. Тази плоча е двуизмерен периодична структура.

Дифракция се наблюдава и в триизмерни структури, т.е. Пространствени образувания, проявяващи периодичност в три не лежат в една равнина направления. Такива структури са всички кристални твърди вещества. Въпреки това, тяхната период ( "10 -10 m) е твърде малък, за да се отбележи, може да бъде в видима светлина дифракция. В случай на кристали състояние л> л притежава само за рентгенови лъчи.

Първият дифракция на кристали с много тесни греди на рентгенови лъчи се наблюдава през 1913 г. в опита на Laue, Фридрих и Knipping. Първият метод на изчисление на дифракционна решетка на обема даде Laue. Това е еквивалентно на формулата Laue, но тя е много по-удобно за анализ, формули са дадени независимо от руски учени Wolfe и британски физици имат Z. и U.L .Breggami. Предложеният от тях метод е както следва.

Чрез обекти решетка са равномерно разположени успоредни равнини (Фигура 8), наречени атомни слоеве.

Фигура 8. (D заменя с л)

Ако вълната, падаща върху кристалната равнина, на плика на вторичните вълни, генерирани от атоми, лежащи в леглото, също ще бъде една равнина. По този начин, кумулативният ефект от атоми, лежащи в едно легло, могат да бъдат представени като плоска вълна, отскочи назад от атомите на повърхността, осеян с обичайната практика на размисъл.

Плоски вторични вълни, отразена от различни атомни слоеве, са съгласувани и да се намесва един с друг като вълни, които се изпращат в посока на различни слотове на решетката на дифракция. Средни вълни почти ще неутрализират взаимно във всички посоки, с изключение на тези, за които разликата в пътя между съседни вълни е кратно на L. От фигура 8 се вижда, че разликата път на две вълни, отразена от двете съседни атомни слоеве е 2 л sinQ, където L - период идентичност на кристала в посока, перпендикулярна на слоевете, които се разглеждат, Q - ъгъл приплъзване на падащите лъчи. Следователно, посоката, в която дифракционните пикове, получени от рентгенова, определена от състоянието

2 L sinQ = ± мл (т = 1,2, ...). (17)

Това съотношение се нарича формула Wulff - Браг.

Атомни слоеве в кристал може да се проведе по много начини. Всяка система може да осигури връх слоеве дифракция, ако това е възможно (17) ще бъде за него. Въпреки това, значителна интензивност има само интензитет максимуми, които са получени от отражение от слоевете на достатъчно гъсто осеяни атома. На всяка посока на падане на монохромни рентгенова дифракция на кристали не се случва. , Е необходимо да го наблюдават чрез завъртане на кристала да намерите определен ъгъл на приплъзване. дифракционен модел може да бъде получена на произволна позиция на кристала, която трябва да се използва рентгеново лъчение с непрекъснат спектър. След това за тези експериментални условия ще бъде винаги на вълната L, отговаря на условието (17).

Рентгенова дифракция от кристали намира две основни приложения. Той се използва за проучване на спектрален състав на рентгенови лъчи (рентгенова спектроскопия) и за изследване на кристалната структура (рентгенов анализ). Определяне на посоката на върхове, в резултат на дифракция на рентгенови лъчи с дължина на вълната от неизвестни кристали с известна структура, е възможно да се определи дължината на вълната.

Методът структурен анализ на тесен лъч на рентгенови лъчи е насочено върху кристала. За всяка система от слоеве, а гъсто осеяни атоми в дължината на вълната на емисия при което състоянието (17). Ето защо, на фотографска плака, разположена зад кристала се записва (след развитие), създадена на черни петна, която отразява относителното положение на симетрията на кристала. Дешифрирането радиография, разстоянието между петната и техния интензитет не може да намери подреждането на атомите в кристала и разстоянията между тях.





; Дата: 03.01.2014; ; Прегледи: 1570; Нарушаването на авторските права? ;


Ние ценим Вашето мнение! Беше ли полезна публикуван материал? Да | не



ТЪРСЕНЕ:


Вижте също:



zdes-stroika.ru - Studopediya (2013 - 2017) на година. Тя не е автор на материали, и дава на студентите с безплатно образование и използва! Най-новото допълнение , Al IP: 66.102.9.24
Page генерирана за: 0.055 сек.