Чим відрізняється дифракційний діапазон від дифракційного. Чим відрізняється дифракційний спектр від дисперсійного

Чим відрізняється дифракційний спектр від дисперсійного? заданий автором Європейськийнайкраща відповідь це Дисперсійний спектр виходить при заломленні світла призмою (райдуга).
Дифракційний спектр виходить при дифракції на ґратах.
Відрізняються порядком кольорів. У дисперсійному вони йдуть (вважаючи, від первісного променя) – червоний, помаранчевий, жовтий, зелений, блакитний, синій, фіолетовий; у дифракційному (вважаючи від головного максимуму) – фіолетовий, синій, блакитний, зелений, жовтий, помаранчевий, червоний.

Відповідь від 22 відповіді[гуру]

Вітання! Ось добірка з відповідями на Ваше запитання: Чим відрізняється дифракційний спектр від дисперсійного?

Відповідь від Йоаша Бодченко[Новичок]
дифракція – це хвильове явище – розсіювання світла (ну, електромагнітної хвилі в загальному випадку) на перешкоді. Зокрема, на щілини.
Дифракційні грати - це спектральний прилад, що складається з великої кількості щілин (паралельних). На кожній щілині відбувається дифракція світла. При зміні кута спостереження (щодо ґрат) між світлом, що пройшло в певному напрямку від щілин виникає різниця ходу (між променями з різних щілин). Для випромінювання із певною довжиною хвилі виникають максимуми при деяких кутах. Кути залежать від довжини хвилі та від кроку ґрат.
Таким чином можна спостерігати спектр світла, що падає на грати (оскільки є залежність напрямку на спектральний максимум від довжини хвилі).
Довгохвильові сигнали відхиляються сильніше.
Головні максимуми є кількох порядків. Кількість ефективно спостережуваних (неперекриваються) залежить від ширини спектра випромінювання і якості решітки (кількості штрихів на мм) .
Дисперсія – це залежність показника заломлення середовища від довжини хвилі електромагнітного випромінювання.
Оскільки від показника заломлення залежить відношення кутів падіння та заломлення, призмою можна розкласти світло на спектральні складові.
Тут кожна складова йде лише в одному напрямку.
Яке світло сильніше відхиляється - залежить від відношення показників заломлення середовища та матеріалу з якого зроблена призма.
Відмінність.
Після призми кожна спектральна складова відхиляється лише одному напрямку. Після дифракційної решітки - кожна складова йде у всіх напрямках, але нерівномірно - має свої головні та побічні максимуми.
Візуально це проявляється так:
Після призми видно суцільну смугу або лінійний спектр - від синього до червоного.
Після дифракційної решітки видно ахроматичний максимум (посередині) і кілька максимумів праворуч і ліворуч - які вже розшаровуються на складові. Якщо розглядається предмет – у максимумах першого порядку – його складові різних кольорів можуть перекриватися. Далі вони краще розлучені, але можуть почати перекриватися сусідні максимуми.
Природа явищ різна.
Частоти відхиляються по-різному.
Коротше, дифракція - це "проникнення", дисперсія - обгинання

Відповідь від Єєбастьян Рачовський[гуру]
Хм, дивно, нам сьогодні поставили таке саме питання. Кароч начебто всі відповіді перебрали, які тут є, а їй все одно не подобається.

Відповідь від розкидати[гуру]
Мій мозок плавиться!! ААА!

Відповідь від складно скорочений[гуру]
Один сік.
Спектр є набір значень. Наприклад, довжини хвиль. Біле світло являє собою сукупність променів світла різних довжин хвиль (різних кольорів); якщо направити на поверхню тригранної призми пучок паралельних променів світла, то після виходу із призми пучок вже не буде паралельним, а кожен промінь піде за своїм напрямом, і на екрані вийде спектр хвиль різної довжини. Т. е. "Райдуга", смужки до-ої (вони різного кольору) рознесені на різну відстань. Набір цих смужок є дисперсійний спектр. Т. е. Дисперсійний спектр - це спектр хвиль (мається на увазі їх довжин), отриманий в результаті різного ступеня заломлення хвиль різної довжини (різного кольору). Якщо коротше: дисп. Спектр - це спектр, отриманий в результаті дисперсії. З чим пов'язане поняття дифракційного спектра? Звичайно ж з дифракцією - обгинанням хвиль різних перешкод, розміри яких співмірні з розмірами аналізованих хвиль. Наприклад, під час дощу утворюються дрібні крапельки води в атмосфері, що призводить до дифракції. Однак різні довжини хвиль дифрагують по-різному - адже вони різної довжини. Дифрагують по-різному, отже відхиляються на різні відстані. Тому ми можемо спостерігати веселку під час дощу. Отже, дифракційний спектр - це спектр хвиль, отриманий в результаті відмінностей огинання перешкод хвиль різної довжини. Якщо коротше: дифр. Спектр - це спектр, отриманий в результаті дифракції. Узагальнення: слова "дисперсійний" або "дифракційний" спектр доповнюють про що йдеться - про процес дисперсії, або процес дифракції. Загалом можна говорити і про хвилю однієї довжини. Тоді спектр складатиметься з однієї смужки. Хоча у разі дифракції тоді можливий ще й перерозподіл інтенсивності хвилі на екрані – це називають дифракційною картиною.

ВИЗНАЧЕННЯ

Дифракційним спектромназивають розподіл інтенсивності на екрані, що виходить у результаті дифракції.

При цьому основна частина світлової енергії зосереджена у центральному максимумі.

Якщо як прилад, що розглядається, за допомогою якого здійснюється дифракція, взяти дифракційні грати, то з формули:

(де d - постійна решітки; - кут дифракції; - довжина хвилі світла; . - ціле число), слід, що кут під яким виникають головні максимуми пов'язаний з довжиною хвилі падаючого на решітку світла (світло на решітку падає нормально). Це означає, що максимуми інтенсивності, що дає світло різної довжини хвилі, виникають у різних місцях простору спостереження, що дає змогу застосовувати дифракційні грати як спектральний прилад.

Якщо на дифракційну решітку падає біле світло, то всі максимуми за винятком центрального максимуму розкладаються в спектр. З формули (1) випливає, що положення максимуму порядку можна визначити як:

З виразу (2) випливає, що зі збільшенням довжини хвилі відстань від центрального максимуму до максимуму з номером m збільшується. Виходить, що фіолетова частина кожного головного максимуму звернена до центру картини дифракції, а червона область назовні. Слід згадати, що при спектральному розкладанні білого світла фіолетові промені відхиляються сильніше, ніж червоні.

Дифракційні грати застосовують як простий спектральний прилад, за допомогою якого можна визначати довжину хвилі. Якщо відомий період ґрат, то знаходження довжини хвилі світла зведеться до вимірювання кута, який відповідає напрямку на обрану лінію порядку спектру. Зазвичай використовують спектри першого чи другого порядку.

Слід зазначити, що спектри дифракції високих порядків накладаються один на одного. Так, при розкладанні білого світла спектри другого та третього порядків вже частково перекриваються.

Дифракційне та дисперсне розкладання у спектр

За допомогою дифракції, як і дисперсії, можна розкласти промінь світла на складові. Однак є принципові відмінності у цих фізичних явищах. Так, дифракційний спектр - це результат огинання світлом перешкод, наприклад, затемнених зон у дифракційної решітки. Такий діапазон поступово поширюється в усіх напрямках. Фіолетова частина спектра звернена до центру. Спектр при дисперсії можна одержувати при пропущенні світла через призму. Спектр виходить розтягнутим у фіолетовому напрямку та стиснутим у червоному. Фіолетова частина спектра займає більшу ширину, ніж червона. Червоні промені при спектральному розкладанні відхиляються менше, ніж фіолетові, отже, червона частина спектра ближче до центру.

Максимальний порядок спектру при дифракції

Використовуючи формулу (2) і зважаючи на те, що не може бути більше одиниці, отримаємо, що:

Приклади розв'язання задач

ПРИКЛАД 1

ПРИКЛАД 2

Шкільний курс фізики здається зовсім не складним, зрозумілим та досить цікавим. Не так уже й важко пояснити на уроці вчителю, чим відрізняється дифракційний спектр від дисперсійного, і отримати хорошу оцінку. Але коли йдеться про фізику у вищих навчальних закладах, то все різко ускладнюється. Деякі завдання можуть змусити провести за рішенням не одну безсонну ніч.

Різні способи розкладання світла на спектр

І дифракціяі дисперсіяявляють собою розкладання світлового променя на складові, але завжди є свої нюанси:

Досвід із дисперсією багато хто бачив на уроках фізики. Для цього достатньо було направити промінь на призму, поряд з якою знаходився простий альбомний лист. І звичайне сонячне світло або спрямований промінь із ліхтарика розкладався на всі кольори веселки.

Але при цьому, червоний колір займав на аркуші зовсім небагато місця, Ширина інших кольорів збільшувалася, у напрямку до фіолетового. Саме він займав значну частинувсього спектра.

Найбільший порядок спектру дифракційної решітки

Оптика це точна наука, яка потребує логічного мислення та вірних розрахунків. Колись фізики вивели формулу, якою ми можемо користуватися, і досі:

У цьому складному, але тільки на перший погляд, рівності, шуканої величиною є k- Порядок спектру:

• λ - Довжина хвилі світла, що падає на грати.
• φ - Кут дифракції.
• ά - Кут падіння на решітку світлової хвилі.
• đ - Період решітки.

З цієї рівності можна вивести цікаву для нас формулу, визначення максимального порядку спектра. Для цього досить праву частину рівності поділити на довжину світлової хвилі, при цьому синус кута дифракції можна замінити одиницею для простоти обчислення.

Частина необхідних обчислення величин - постійна, отже жодних проблем виникнути має. Головне, не заплутатися у підрахунках.

На жаль, часом наука надто далеко відходить від практикиі значення більшості таких обчислень для студентів і школярів залишається загадкою, вони вирішують це як абстрактне завдання, аж ніяк не пов'язане з реальним життям.

Простий спосіб обчислення максимального порядку спектру

А ще у фізиків є простіший спосіб визначення максимального порядку. Для формули можна використовувати значення попередньої рівності. Тільки цього разу вихідних даних буде набагато менше, а самі розрахунки можна подати у вигляді:

Як неважко зрозуміти, потрібне значення безпосередньо залежить від періоду решітки та довжини хвилі. Синуси ми благополучно відкинули, а максимальний порядок висловили як m.

На поділ двох чисел складно витратити більше хвилини, так що будь-яке завдання на оптику, в якій потрібно лише визначити значення порядку, не займе так багато часу. Але найчастіше це обчислення – лише перший крок на шляху до пошуку відповіді на складніше питання.

Якщо розібратися у питанні та вникнути в суть поняття, формула видається гранично логічною. Найпростіше вирішувати завдання з білим світлом, адже в такому разі довжина хвилі однакова для всього світлового потоку.

А тепер уявіть, що в потоці кілька відтінків, які, звичайно, мають різну довжину. Завдання дещо ускладнюється, на обчислення потрібно більше часу. А так уже вийшло, у реальному житті, що хвилі виключно білого світла зустрічаються дуже рідко.

Ширина дифракційного спектру

На досвіді з призмою ви могли поспостерігати за неоднорідністю та шириною спектра. Цей параметр має величезне значення в оптиціособливо коли йдеться про дифракційний спектр. Справа в тому, що на відміну від дисперсійного він не стиснутий в жодному напрямку, всі відтінки представлені рівномірно і ширина залежить тільки від показників самої решітки, за допомогою якої проводиться розкладання променя на спектр. У той час, як значення ширини дисперсійного спектру залежить від довжини хвилі. У дифракційній решітці:

1. Є прозорі штрихи.
2. Є непрозорі інтервали.
3. Сума їх довжин є періодом ґрат.
4. Отримати це значення можна поділивши одиницю кількості штрихів на одиницю довжини решітки.

Ширина спектру, що цікавить нас, знаходиться у зворотній залежності від періоду решітки, який вже фігурував у попередніх формулах. Тільки тепер чим менше цей період, тим більша ширина.

Якщо повернутись до визначення максимального порядку, можна помітити, що зі збільшенням значення періоду решіткизростав і порядок. З цього, суто логічно, нескладно зробити ще один висновок - ширина дифракційного спектру та його максимальний порядок перебувають у зворотному зв'язку.

Чим менше одне значення, тим більше інше,і навпаки. Звичайно, це знання не допоможе отримати точні значення. Але перевірити свої обчислення в такий нехитрий спосіб цілком реально.

Різниця між спектрами

Щоб виділити відмінності дисперсійного та дифракційного спектру, необхідно зрозуміти, що кожен з них є.
Дисперсійний:

• З'являється в результаті розкладання променя світла на складові після проходження через призму.
• Поширюється від червоного до фіолетового.
• Спектр стиснутий у тому напрямку, найменшої шириною має червоний діапазон, найбільшої - фіолетовий.
• Може існувати лише одна кольорова картинка.

Дифракційний:

• Виходить внаслідок влучення світла на дифракційну решітку.
• Йде у зворотному порядку, від фіолетового до червоного кольору.
• Спектр рівномірний по всьому своєму протязі.
• Можливо кілька кольорових картинок.

Ось і основні чотири розрізнення, що дозволяють зрозуміти, що являють собою обидва спектри. Хоч назви і трохи співзвучні, але в їх основі лежать абсолютно різні принципи, тому не варто плутати ці поняття.

Зі знання, чим відрізняється дифракційний спектр дисперсійного спектру, можна розпочати вивчення оптики. Перспективи цієї дисципліни недооцінені, отже дослідників чекає гарантована зайнятість у майбутньому, і може бути серйозні відкриття.

Відео: відмінності дифракційного та дисперсійного спектру

У цьому відео вчений-фізик Денис Логачов проведе урок, в якому розповість про відмінність дифракційного спектра від дисперсійного, ми дізнаємося, що таке дифракційна решітка:

Дисперсія світла є розкладання його потоку, що має білий колір, на монохроматичні промені, які формують світловий спектр.

Відрізняються порядком кольорів. У дисперсійному вони йдуть (вважаючи, від первісного променя) – червоний, помаранчевий, жовтий, зелений, блакитний, синій, фіолетовий; у дифракційному (вважаючи від головного максимуму) – фіолетовий, синій, блакитний, зелений, жовтий, помаранчевий, червоний.

45. Зовнішній фотоефект. Закони Столетова.

Пізніше скорочу.

Зовнішній фотоефект – явище виривання електронів із твердих і рідких тіл під впливом світла.

Потім у 1888-1890 -Х роках фотоефект досліджував Олександр Григорович Столєтов(1839 – 1896).

Він встановив, що:

найбільшу дію мають ультрафіолетові промені;

зі зростанням світлового потоку зростає фотострум;

заряд частинок, що вилітають з твердих і рідких тіл під впливом світла негативний.

Перш ніж сформулювати ці закони, розглянемо сучасну схему спостереження та дослідження фотоефекту. Вона проста. У скляних балон впаяно два електроди (катод і анод), на які подається напруга U. Без світла амперметр показує, що струму в ланцюгу немає.

Коли катод освітлюється світлом навіть за відсутності напруги між катодом і анодом, амперметр показує наявність невеликого струму в ланцюзі – фотоструму. Тобто електрони, що вилетіли з катода, мають деяку кінетичну енергію.
і досягають анода «самостійно».

При збільшенні напруги фотострум зростає.

Залежність величини фотоструму від величини напруги між катодом та анодом називається вольтамперною характеристикою.

Вона має такий вигляд. При одній і тій інтенсивності монохроматичного світла зі зростанням напруги струм спочатку зростає, але потім його зростання припиняється. Починаючи з деякого значення напруги, що прискорює, фотострум перестає змінюватися, досягаючи свого максимального (при даній інтенсивності світла) значення. Цей фотострум називається струмом насичення.

Щоб «замкнути» фотоелемент, тобто фотострум зменшити до нуля, необхідно подати «замикаючу напругу»
. У цьому випадку електростатичне поле виконує роботу і гальмує фотоелектрони, що вилетіли.

. (1)

Це означає, що жоден з електронів, що вилітають з металу, не досягає анода, якщо потенціал анода нижче потенціалу катода на величину.

Експеримент показав, що при зміні частоти падаючого світла початкова точка графіка зсувається по осі напруги. З цього випливає, що величина замикаючої напруги, а, отже, кінетична енергія і максимальна швидкість електронів, що вилітають, залежать від частоти падаючого світла.

Перший закон фотоефекту . Величина максимальної швидкостіелектронів, що вилітають, залежить від частоти падаючого випромінювання (зростає зі зростанням частоти) і не залежить від його інтенсивності.

Якщо порівняти вольтамперні характеристики, отримані при різних значеннях інтенсивності (на малюнку I 1 і I 2) падаючого монохроматичного (одночастотного) світла, можна помітити наступне.

По-перше, всі вольтамперні характеристики беруть початок в одній і тій же точці, тобто, при будь-якій інтенсивності світла фотострум звертається в нуль при конкретному (для кожного значення частоти) затримує напрузі. Це ще одне підтвердження вірності першого закону фотоефекту.

По-друге. У разі збільшення інтенсивності падаючого світла характер залежності струму від напруги не змінюється, лише збільшується величина струму насичення.

Другий закон фотоефекту . Розмір струму насичення пропорційна величині світлового потоку.

При вивченні фотоефекту було встановлено, що всяке випромінювання викликає фотоефект.

Третій закон фотоефекту . Для кожної речовини існує мінімальна частота (максимальна довжина хвилі), при якій ще можливий фотоефект.

Цю довжину хвилі називають «червоним кордоном фотоефекту» (а частоту – відповідним червоним кордоном фотоефекту).

Через 5 років після появи роботи Макса Планка Альберт Ейнштейн використав ідею дискретності випромінювання світла пояснення закономірностей фотоефекту. Ейнштейн припустив, що світло не тільки випромінюється порціями, а й поширюється і поглинається порціями. Це означає, що дискретність електромагнітних хвиль – це властивість самого випромінювання, а чи не результат взаємодії випромінювання з речовиною. За Ейнштейном, квант випромінювання багато в чому нагадує частинку. Квант або поглинається цілком, або зовсім не поглинається. Ейнштейн представив виліт фотоелектрона як наслідок зіткнення фотона з електроном металу, у якому вся енергія фотона передається електрону. Так Ейнштейн створив квантову теорію світла і виходячи з неї написав рівняння для фотоефекту:

.

Тут - постійна Планка, - Частота,
- робота виходу електрона з металу,
- Маса спокою електрона, v - швидкість електрона.

Це рівняння пояснювало всі експериментально встановлені закони фотоефекту.

Так як робота виходу електрона з речовини постійна, то зі зростанням частоти зростає і швидкість електронів.

Кожен фотон вибиває один електрон. Отже, кількість вибитих електронів не може бути більшою за кількість фотонів. Коли всі вибиті електрони досягнуть анода, фотострум приростає. Зі зростанням інтенсивності світла зростає і число фотонів, що падають на поверхню речовини. Отже, збільшується кількість електронів, які вибивають ці фотони. При цьому зростає фотострум насичення.

Якщо енергії фотони вистачає лише на здійснення роботи виходу, то швидкість електронів, що вилітає, дорівнюватиме нулю. Це і є червона межа фотоефекту.

Внутрішній фотоефект спостерігається у кристалічних напівпровідниках та діелектриках. Він у тому, що під впливом опромінення збільшується електропровідність цих речовин з допомогою зростання у яких числа вільних носіїв струму (електронів і дірок).