Lazerio šviesos difrakcija

1. Darbo užduotis. Nustatyti lazerio spinduliuojamos šviesos bangos ilgį bei ištirti Fraunhoferio difrakcijos maksimumų intensyvumus tiesinėje difrakcinėje gardelėje, plyšyje ir Frenelio difrakciją plyšyje.

2. Teorinė dalis. Lazeris spinduliuoja į aplinką monochromatinę plokščiąją bangą, sklindančią išilgai jo vamzdelio ašies. Šiame darbe lazerio spinduliuojamos šviesos bangos ilgis nustatomas tiesine difrakcine gardele. Šviesos difrakcija - tai reiškinys, kai šviesos bangos, priėjusios mažas (bangos ilgio eilės) kliūtis, mažas angas arba siaurus plyšius, pastebimai užlinksta. Skiriame du šviesos bangų difrakcijos atvejus: 1) plokščiųjų bangų, vadinamąją Fraunhoferio difrakciją, ir 2) sferinių bangų, vadinamąją Frenelio difrakciją. Apšvietus tiesinę difrakcinę gardelę plokščiąja monochromatine banga, ekrane susidaro difrakcinis vaizdas (2.1 pav.). Žinant difrakcinės gardelės konstantą d ir nustačius k-osios eilės difrakcinio maksimumo kampą jk, iš pagrindinių difrakcinių maksimumų sąlygos

d sin jk = ±kl; (2.1)

apskaičiuojamas bangos ilgis l. Čia koeficientas k = 0, 1, 2... nusako difrakcijos eilę.

Kai k = 0, jk = 0, difrakcinei gardelei statmena kryptimi susidaro centrinis, intensyviausias, maksimumas. Jo atžvilgiu simetriškai susidaro aukštesniųjų eilių maksimumai (k=1, 2, 3...), kurių intensyvumas, didėjant jk, staigiai mažėja.

Frenelio difrakcijai stebėti, lazerio šviesos spindulių kelyje pastatomas sferinis glaudžiamasis lęšis L (2.2 pav.), kuris juos suglaudžia, ir iš židinio F sklinda sferinė banga. Ja apšvietus plyšį P, susidaro Frenelio difrakcinis vaizdas. Priklausomai nuo plyšio pločio, ekrano E difrakcinio vaizdo centre matyti difrakcinis maksimumas arba minimumas.

k-ojo difrakcinio maksimumo kampo jk sinusas išreiškiamas taip: