Difraksiya qəfəsləri - problemlər və həllər
1. Santimetrdə 4000 yarıq olan barmaqlıq monoxromatik işıqla işıqlandırılır və 30° bucaq altında ikinci dərəcəli parlaq xətt əmələ gətirir. İstifadə olunan işığın dalğa uzunluğu nədir? (1 Å = 10 -10 m)
Məlumdur:
Yarıqlar arasındakı məsafə (d) = 1 / (4000 yarıq / sm) = 0.00025 sm = 2.5 x 10 -4 sm = 2.5 x 10 -6 metr
(n) = 2 sırası
Sin 30 o = 0.5
1 Å = 10 -10 m
İstənilən: İşığın dalğa uzunluğu (λ)
Həll yolu:
2. Dalğa uzunluğu 2.5× 10-7 m olan monoxromatik işıq , 10,000 yarıq/sm olan barmaqlığa dəyir. İkinci dərəcəli parlaq xəttin bucaq mövqelərini təyin edin.
Məlumdur:
Yarıqlar arasındakı məsafə (d) = 1 / (10,000 yarıq / sm) = 0.0001 sm = 1 x 10 -4 sm = 1 x 10 -6 m
(n) = 2 sırası
Dalğa uzunluğu (λ) = 2.5 x 10 -7 m
İstənilən: Bucaq (θ)
Həll yolu:
3. Dalğa uzunluğu 5.10-7 m olan monoxromatik işıq barmaqlığa dəyir. Yarıqla baxış ekranı arasındakı məsafə 2 m, üçüncü dərəcəli saçaqla mərkəzi saçaq arasındakı məsafə 150 sm-dir. Yarıqlar arasındakı məsafəni təyin edin.
Məlumdur:
Dalğa uzunluğu (λ) = 5 x 10 -7 m
l = 2 m
n = 3
y = 150 sm = 1.5 m
İstənilən: yarıqlar arasındakı məsafə
Həll yolu:
sin θ ≈ tan θ = y / l = 1.5 / 2 = 0.75 = 75 x 10 -2
Yarıqlar arasındakı məsafə:
d sin θ = n λ
d (75.10 -2 ) = (3)(5.10 -7 )
d (75.10 -2 ) = 15.10 -7
d = (15.10 -7 ) / (75.10 -2 )
d = (15/75).10 -5
d = (1/5)(10 -5 ) m
d = (0.2)(10 -5 ) m
d = 2.10 -6 m
4. Dalğa uzunluğu 500 nm (1 nano = 10-9 ) olan monoxromatik işıq barmaqlığa dəyir və 30° bucaq altında dördüncü dərəcəli parlaq xətt əmələ gətirir. Santimetr başına düşən yarıqların sayını təyin edin.
Məlumdur:
Dalğa uzunluğu (λ) = 500.10 -9 m = 5.10 -7 m
θ = 30 o
n = 4
İstənilən: santimetr başına düşən yarıqların sayı
Həll yolu:
Yarıqlar arasındakı məsafə:
d sin θ = n λ
d (sin 30 o ) = (4)(5.10 -7 )
d (0.5) = 20.10 -7
d = (20.10 -7 ) / 0.5
d = 40.10 -7
d = 4.10 -6 m
Santimetr başına yarıqların sayı:
x = 1 / 4.10 -6 m
x = 0.25.10 6 / m
x = 0.25.10 6 / 10 2 sm
x = 0.25.10 4 / sm
x = 25.10 2 / sm
x = 2500 / sm2
5. Dalğa uzunluğu 500 nm (1 nm = 10 -9 m) olan monoxromatik işıq barmaqlığa dəyir və 30° bucaq altında ikinci dərəcəli parlaq xətt əmələ gətirir. Santimetr başına düşən yarıqların sayını təyin edin.
Məlumdur:
Dalğa uzunluğu (λ) = 500.10 -9 m = 5.10 -7 m
θ = 30 o
n = 2
İstənilən: santimetr başına düşən yarıqların sayı
Həll yolu:
Yarıqlar arasındakı məsafə:
d sin θ = n λ
d (sin 30 o ) = (2)(5.10 -7 )
d (0.5) = 10.10 -7
d = (10.10 -7 ) / 0.5
d = 20.10 -7
d = 2.10 -6 m
Santimetr başına yarıqların sayı:
x = 1 / gün
x = 1 / 2.10 -6 m
x = 0.5.10 6 / 1 m
x = 0.5.10 6 / 10 2 sm
x = 0.5.10 4 / sm
x = 5.10 3 / sm
x = 5000 / sm2
Difraksiya qəfəsi haqqında 20 konseptual sual və cavab:
1. Sual: Difraksiya qəfəsi nədir?
Cavab: Difraksiya qəfəsi, işığı müxtəlif istiqamətlərdə hərəkət edən bir neçə şüaya bölən və difraksiya edən dövri quruluşa malik optik komponentdir.
2. Sual: Difraksiya qəfəsi ikiqat yarıqdan nə ilə fərqlənir?
Cavab: Hər ikisi difraksiyaya səbəb olsa da, barmaqlıq vahid uzunluq başına daha çox yarıq (və ya xət) əldə edir və bu da daha çox difraksiya olunmuş şüalar və daha aydın spektral ayrılma yaradır.
3. Sual: Torlu xətlər arasındakı boşluqlar nə üçün vacibdir?
Cavab: Boşluqlar işığın müxtəlif dalğa uzunluqlarının sınma bucaqlarını müəyyən edir və bununla da yaranan spektrin qətnaməsinə və aydınlığına təsir göstərir.
4. Sual: Difraksiya bucağı işığın dalğa uzunluğu ilə necə əlaqəlidir?
Cavab: Əlaqə qəfəs tənliyi ilə verilir: ��=�sin� , burada difraksiya sırası, dalğa uzunluğu, qəfəs aralığı və difraksiya bucağıdır.
6. Sual: Niyə fərqli rənglər/dalğa uzunluqları fərqli bucaqlarda fərqlənir?
Cavab: Difraksiya bucağı ( ) dalğa uzunluğuna ( ) düz mütənasib olduğundan, daha uzun dalğa uzunluqları (qırmızı kimi) qısa dalğa uzunluqlarından (mavi kimi) daha çox difraksiya edir.
7. Sual: Difraksiya qəfəsindəki yarıqların (və ya xətlərin) sayının artırılması naxışa necə təsir edir?
Cavab: Yarıqların sayının artırılması difraksiya maksimumlarını kəskinləşdirir və spektrin qətnaməsini artırır.
8. Sual: Torun həlletmə gücü dedikdə nə nəzərdə tutulur?
Cavab: Həll etmə gücü, barmaqlığın bir-birinə yaxın yerləşən iki dalğa uzunluğunu ayırd etmək qabiliyyətidir. Daha çox xətt və daha yüksək difraksiya sırası ilə artır.
9. Sual: Difraksiya qəfəsləri işıqdan başqa digər dalğa növləri ilə də istifadə edilə bilərmi?
Cavab: Bəli, onlar səs dalğaları və rentgen şüaları da daxil olmaqla istənilən dalğa fenomeni ilə istifadə edilə bilər.
10. Sual: Transmissiya qəfəsi əks etdirmə qəfəsindən nə ilə fərqlənir?
Cavab: Transmissiya barmaqlığında işıq barmaqlıq materialından keçir, əks etdirici barmaqlıqda isə işıq barmaqlığın səthindən əks olunur.
11. Sual: Blazed barmaqlıqlar nədir?
Cavab: Yanmış barmaqlıqlar, enerjinin çox hissəsini müəyyən bir difraksiya sırasına yönəltmək və səmərəliliyi optimallaşdırmaq üçün yivlərin bucaq altında (və ya yanmış) yerləşdiyi əks etdirici barmaqlıqlardır.
12. Sual: Nə üçün barmaqlığın yiv sıxlığı (mm-ə düşən xətlər) əhəmiyyətlidir?
Cavab: Yiv sıxlığı barmaqlığın dispersiyasını və qətnaməsini müəyyən edir. Daha yüksək yiv sıxlığı ümumiyyətlə daha yüksək qətnamələrə səbəb olur.
13. Sual: Şəbəkə necə spektr yaradır?
Cavab: Ağ işıq barmaqlıqla qarşılıqlı təsir göstərdikdə, hər dalğa uzunluğu unikal bir bucaq altında difraksiyalanır və spektr yaratmaq üçün onları fəzada yayır.
14. Sual: Difraksiyanın daha yüksək düzülüşləri nə üçün bir-biri ilə üst-üstə düşə bilər?
Cavab: Müxtəlif dalğa uzunluqları üçün daha yüksək nizamlar digər dalğa uzunluqlarının aşağı nizamlarına uyğun bucaqlarda sınıb, üst-üstə düşən spektrlərə səbəb ola bilər.
15. Sual: Görünməyən dalğa uzunluqlarını öyrənmək üçün qəfəsdən istifadə etmək olarmı?
Cavab: Bəli, barmaqlıqlar ultrabənövşəyi və infraqırmızı da daxil olmaqla elektromaqnit spektrinin müxtəlif hissələri üçün dizayn edilə bilər.
16. Sual: Difraksiya nümunələrində qəfəs materialı hansı rol oynayır?
Cavab: Material xüsusiyyətləri müxtəlif difraksiya sıralarının səmərəliliyinə təsir göstərə və barmaqlığın optimallaşdırıldığı dalğa uzunluğu diapazonunu müəyyən edə bilər.
17. Sual: Holografik difraksiya qəfəsi necə əldə edilir?
Cavab: Holografik qəfəslər mexaniki olaraq idarə olunan yivlər əvəzinə lazer işığından gələn interferensiya nümunələri istifadə edilərək yaradılır ki, bu da daha az kənar işıq və daha yüksək saflıq spektrləri ilə nəticələnir.
18. Sual: Niyə sıfır tərtibli maksimum adətən daha parlaq olur?
Cavab: Sıfır tərtibli maksimum, sınmamış işığa uyğundur. Difraksiya olunmuş tərtiblər qədər yayılmadığı üçün intensivliyi ümumiyyətlə daha yüksəkdir.
19. Sual: Qütbləşmiş işıqla barmaqlıqlar işləyə bilərmi?
Cavab: Bəli, difraksiya səmərəliliyi və modeli düşən işığın polyarizasiya vəziyyətindən asılı olaraq dəyişə bilər.
20. Sual: Spektroskopiya üçün qəfəslərin prizmalara nisbətən üstünlükləri nə üçündür?
Cavab: Şəbəkələr daha yaxşı qətnamə, dalğa uzunluqlarının daha xətti dispersiyası təklif edə bilər və prizmalarla müqayisədə işığı spektr boyunca yaymaqda daha səmərəlidir.
Difraksiya qəfəsləri optik tədqiqatlarda və tətbiqlərdə, xüsusən də spektroskopiyada vacibdir və işığın spektral komponentlərinin ətraflı öyrənilməsinə imkan verir.
