Диффракция световой волны

Для определения скорости звука в жидкостях широко применяются различные оптические методы. Ча1це всего для этой цели используется явление диффракции света на ультразвуковой решётке. В жидкости, в которой распространяется акустическая волна, возникают чередующиеся уплотнения и разрежения. Благодаря зависимости коэффициента преломления жидкости от её плотности периодическим изменениям плотности жидкости будет соответствовать периодическое изменение коэффициента преломления. Сказанное справедливо как для стоячей, так и для проходящей волны. Таким образом, если получить акустическую волну в жидкости, налитой в прозрачную кювету с плоскопараллельными стенками, то по отношению к световому лучу подобное устройство будет являться квазидиффракционной решёткой. Роль постоянной этой решётки играет длина волны ультразвука X. Ультразвуковая решётка является объёмной решёткой слоистого типа. То обстоятельство, что в случае проходящей ультразвуковой волны диффракционная решётка движется, не имеет значения, поскольку скорость звука ничтожно мала по сравнению со скоростью света. Теория диффракции света на ультразвуковой решётке подробно развита в работах Рытова [300, 301,311]. [c.73]

Рассеяние света в системах с коллоидной степенью дисперсности, взвешенные частицы в которых по своим размерам меньше длины полуволны света, обязано не обычному отражению светового луча, а совершенно другой причине, а именно—явлению диффракции света. Диффракция, как известно, заключается в способности света при встрече с мелкими препятствиями (в виде узких отверстий и щелей и мелких частиц), вопреки прямолинейности его распространения, как бы обходить (огибать) эти препятствия и частично рассеиваться в виде значительно менее интенсивных (но с той же частотой) волн, расходящихся во все направления, т. е. каждое такое препятствие становится источником новых—вторичных—волн. Именно этот вид светорассеяния и обусловливает явление опалесценции и эффект Фарадея—Тиндаля в золях. [c.49]

Двойственность природы излучения. Явления диффракции света свидетельствуют о его волновой природе. С другой стороны, фотоэлектрические явления и эффект Комптона [ ] указывают на то, что излучение распространяется в виде частиц, обычно называемых. фотонами . Таким образом, при различных методах исследования обнаруживается та или другая сторона природы света. Если излучение рассматривать как поток фотонов, то, применяя в качестве измерительного приспособления электрон, их поло кение можно определить почти точно если же применить диффракционную решетку или узкую щель, то направление потока фотонов перестает быть определенным, о чем свидетельствует получающаяся диффракционная картина. Таким образом, в опыте Комптона положение фотона можно определить, но, вследствие столкновения последнего с электроном, происходит изменение импульса, что, как будет показано ниже, означает невозможность точного определения длины волны. В то же время при помощи решетки можно точно определить длину волны или импульс фотона, но при этом, как будет показано ниже, становится неопределенным положение фотона. Это показывает, что вообще должна существовать обратная зависимость между неточностью измерения положения фотона и неточностью измерения его импульса или длины волны. [c.39]

Полученные закономерности были проверены для случая распространения ультразвуковых волн в водной эмульсии ртути [348]. Измерения производились по наблюдению диффракции света на ультразвуковой решётке. Результаты измерений находятся в хорошем согласии с развитой теорией. [c.276]

Как известно, диффракция лучей света тем меньше, чем меньше длина волны. Поэтому, например, разрешающая способность оптического микроскопа, построенного для ультрафиолетовых лучей, больше, чем разрешающая способность микроскопа для видимых лучей. Разрешающая способность электронного микроскопа зависит от длины волны де Бройля, соответствующей соотношению [c.200]

Диффракция рентгеновских лучей. Рентгеновские лу- чи получаются при действии быстрых электронов на материю. Как было указано в гл. I, они появляются при возбуждении электронов во внутренних орбитах атомов. Орбита К. дает жесткие лучи или лучи с короткой длиной волны, электронная орбита Ь дает лучи с большей дли ной волны и орбита М дает рентгеновские лучи с еще большей длиной волны. Длина волн видимого света лежит между 4000 и 8000 А, у рентгеновских лучей длина волн гораздо короче — между 0,1 и 100 А. Для получения рентгеновских лучей поток электронов направляют на анод, атомы которого затем испускают рентгеновские лучи. Анод обычно делается из меди, хрома или железа. Рентгеновские лучи, получающиеся с этих анодов, не монохроматичны, а имеют определенные максимумы интенсивности при различной длине волн. Для точной работы должны применяться монохроматические рентгеновские лучи, хотя /Га-излучение из меди может применяться для большинства работ без очистки. Для получения монохроматических лучей имеются специальные приспособления. [c.392]

Рассеяние света частицами с коллоидной степенью дисперсности, размер которых меньше длины полуволны света, связано с явлением диффракции. Волны света, встречаясь с мелкими частицами, огибают их и рассеиваются по всем направлениям в виде менее интенсивных, но с той же частотой, волн. С этим связаны опалесценция и эффект Фарадея — Тиндаля, которые будут рассмотрены ниже. [c.297]

Волны и частицы соотношение неточностей. Хорошо известно, что способность света и других излучений, например рентгеновских лучей, к диффракции лучше всего объясняется на основе предположения, что излучения состоят из ряда волн. С другой [c.28]

В отличие от молекулярно-кинетических свойств, интенсивность которых возрастает со степенью дисперсности, явление светорассеяния достигает максимальной величины именно при коллоидной степени дисперсности. Светорассеяние в коллоидных системах связано не с обычным отражением света, как в грубодисперсных системах, а с явлением диффракции, огибания частиц световой волной, если частицы по размерам меньше, чем длина волны падающего света свет при этом рассеивается во все стороны, частица сама начинает играть роль светящейся точки. В результате, при боковом освещении золей путь проходящего через них луча становится видимым на темном фоне в форме ярко светящегося конуса, получившего название конуса Фарадея — Тиндаля. В истинных растворах и чистых жидкостях светорассеяние очень мало, поэтому явлением Тиндаля часто пользуются для того, чтобы отличить золь от истинного раствора. Рэлеем была предложена следующая [c.253]

Волновые свойства света. Явления диффракции и интерференции с давних пор объясняются на основе предположения, что свет состоит из волн, распространяющихся во всех направлениях от его источника. Эти волны можно рассматривать как смещения в эластичной среде — эфире, хотя современные взгляды не допускают ее реальности. Подобные представления можно иллюстрировать простым опытом, изображенным на рис. 6. В О мы имеем источник света, падающего на экран, перпендикулярный к плоскости чертежа. В этом экране имеются два отверстия в А и В, действующие как вторичные источники света, распространяюще- [c.34]

Рассмотрим, что происходит с пучком параллельных лучей, попавшим на поверхность какой-нибудь частицы. В случае, если линейные размеры частицы велики сравнительно с длиной волны падающего света, будет наблюдаться отражение света по законам физики. При идеально гладкой поверхности отраженные лучи параллельно друг другу, в случае же обычной, т. е. шероховатой, поверхности они будут отражаться под разными углами. Однако от такого светорассеяния — отражения надо отличать светорассеяние, наблюдающееся, если длина волньи падающего св ета велика сравнительно с линейными раэмера ми Своторассеи-пающей частицы. В это м случае наблюдается диффракци световой волны, огибание ею стоящей на пути частицы. Такое светорассеяние и является причиной эффекта Тиндаля. [c.23]

Установка всех частей спектрального прибора для возможности ясного видения и точного наблюдения должна, очевидно, предшествовать всякого рода спектральным определениям. Подробности практического пользования спектральными приборами должно искать опять в специальных сочинениях. В нашем изложении предполагается уже некоторое знакомство читателя с физическими данными, относящимися до преломления света, рассеяния его, диффракции света и его теории, позволяющей определять длины у световых волн в абсолютных мерах на основании наблюдений с диффракционными решетками, расстояние делений которых легко может быть измерено в долях миллиметра, чрез что и получается возможность знать длины волн определенных лучей света. Две наиболее резкие линии D, или натрия, имеют длины волн, 0,0005890 и 0,0005896 мм, сверх того видны более и более слабые линии, длины волн которых в миллионных долях миллиметра суть 588,7 и 588,1 616,0 и 615,4 515,5 и 515,2 498,3 и 498,2 и т. д. (Liveing-Dewar). [c.345]

Когда частицы меньше длины световой волны, также происходит рассеяние света, но причина явления другая. Здесь нет отражения или преломления в обычном смысле слова, а имеет место диффракция света, встречающего на своем пути коллоидные частицы. Получающееся в этом случае явление рассеяния света лосит название явления Тиндаля е честь известного физика Тиндаля, наблюдавшего его в 1869 г. впервые заметил это явление Фарадей в 1857 г. Теория явления позднее была дана Рейлеем. [c.55]

Явление диффракции, обусловленное прохождением света через диффракционную решетку, позволяет определить длину световой волны с точностью, ограничиваемой только точностью самих средств измерения. Поскольку в дальнейшем будет показано [см. уравнение (3.8)], что длина волны монохроматического излучения обратно пропорциональна импульсу эквивалентного фотона, то, йользуясь результатами диффракционных опытов, можно с большой степенью точности установить величину импульса. Однако в том случае, когда задачей эксперимента является определение положения фотона, сразу возникает существенное затруднение, которое заключается в том, что при наблюдаемом явлении интерференции невозможно точно установить путь отдельного фотона при его прохождении через диффракционную решетку или отражении от нее. Совокупность световых и теневых колец или пятен, наблюдаемая при диффракции света, свидетельствует о том, что положение фотона определяется лишь с какой-то вероятностью, и, следовательно, отсутствует достоверность на- хождения отдельного фотона в определенной месте. [c.29]

Явление рентгеновской и электронной диффракции аналогично явле нию диффракции света в случае обычной дцффракционной решетки Правильно расположенные атомы кристалла образуют трехмерную решетку с правильно расположенными центрам рассеяния рентгеновских лучей или электронных волн. Согласно принципу Гюйгенса любая точка волновой поверхности является центром исходящей из нее сферической волны. Сферические волны, исходящие из центров рассеяния при попадании на них [c.151]

Чаще всего для изучения поглош.ения звука в жидкостях используется явление диффракции света на ультразвуке. Интенсивность возникающих при диффракции спектров 1, 2, 3 и т. д. порядков зависит от интенсивности ультразвукового поля. Интенсивность спектров различных порядков изменяется весьма сложно с возрастанием интенсивности ультразвука [1, 351]. Однако если ограничиться слабыми ультразвуками, при которых возникают лишь только спектры первого порядка, то можно считать, что интенсивность последних линейно зависит от амплитуды ультразвуковых волн. Поэтому для определения пэглош,ения ультразвука достаточно измерить интенсивность спектров первого порядка на двух различных расстояниях от колеблющегося кристалла кварца. [c.90]

При применении оптических методов к изучению распространения звука в кристаллических твёрдых телах необходимо учитывать во >можность диффракции света как на продольных, так и на поперечных упругих волнах. Диффракцию света на поперечных упругих волнах в кубических кристаллах изучал И. Г. Mн aйлoвi35б], [c.251]

Такая интерпретация структуры аморфных твердых тел подтверждается рентгеновским анализом. Явление отклонения световых лучей при прохождении через так называемые диффракционнгле решетки давно известно. Пучок лучей видимого света, проходя через стеклянную нластинк ", на которую нанесено большое число параллельных линий, отклоняется от своего направления па угол, длина которого зависит от расстояния между линиями и от длины световой волны. Изучение этого явления привело к выводу, что эффект диффракции зависит от четырех факторов во-первых, свет доля ен проходить через среду, перемежающиеся зоны которой сильно отличаются но их способности к пропусканию света далее, эти зоны должны быть приблизительно параллельны, находиться приблизительно на равном расстоянии друг от друга, и это расстояние но порядку величины должно соответствовать длине волны данного светового луча. Если принять во внимание правильное расположение атомов в кристалле, то станет ясно, что последние представляют собой ряд диффракционных решеток, расположенных одна позади другой. Здесь, конечно, правильность расположения гораздо больше, чем в любой решетке, нанесенной на поверхность стекла. Поэтому можно ожидать, что такой кристалл и будет действовать как решетка, если удастся найти световые лучи с соответствующей длиной волны, много меньшей, чем длины волн видимого света. Этому требованию вполне отвечают рентгеновские лучи в определенной области длины их волн. Применение этих лучей создает возможность количественного определения расположения атомов в структуре кристаллов. [c.280]

Диффракция рентгеновых лучей. Рентгеновы лучи представляют собой электромагнитные волны, имеющие ту же природу, что и видимый свет поэтому они могут также подвергаться диффракции (рис. 218). Уравнение, приведенное в главе 6 для диффракционной решетки [c.283]

Дуализм волн и корпускул. Рассматривая разные опти ческие явления, легко видеть, что в некоторых из них свет веде себя как поток материальных частиц (фотонов), а в других — как. волны. К первым относится большинство явлений, связанных с испусканием и поглощением света материальными телами. Они хорошо объясняются квантовой, т. е. корпускулярной теорией света, то время как волновая теория не только не объясняет их, яс даже им противоречит. Яркими примерами могут служить рассмотренные выше фотоэлектрический эффект и эффект Комптона, где фотоны ведут себя примерно так, как материальные тела с определенной массой и кинетической энергией, летящие по определенным направлениям. В противоположность этому большинстз. -явлений, связанных с распространением света (диффракция, и -терференция, поляризация и пр.), хорошо объясняются волново теорией света, ко находятся в полном противоречии с корпускулярной. Квантовая теория света внесла, таким образом, в физические представления непривычный дуализм — мы принуждены приписывать свету двойственные свойства волн и корпускул. [c.41]

Дуализм волн и частиц присущ не только свету, но и обычным-материальным частицам электроны, протоны и атомы, падая пучком на кристаллическую решетку, обнаруживают на ней совершенно такие же явления диффракции, как и рентгеновские лучи диффракция является, однако, типично волновым процессом. Таким образом дуализм волн и корпускул является общим свойством материи. Выход из такой двойственности надо искать не е противопоставлении волновых и корпускулярных свойств, а в их объединении. Один из создателей квантовой механики Г е й з е н-берг так формулирует эту задачу свет и материя не могут одновременно состоять из волн и частиц, так как оба представления друг друга исключают. Свет (фотоны) и весомая материя суть единые физические явления и двойственность их свойств только кажущаяся. Она зависит от того, что наши представления и наш язык возникли из наблюдения на больших телах и что для атомных процессов они не были приспособлены. Это заставляег при описании таких процессов прибегать к неполным аналогиям, которые дают волновая и корпускулярная картины . [c.41]

Световой луч имеет определенное направление, описываемое геометрической оптикой. Выводы ее (прямолинейное распространение светового луча, закон преломления и, в более общем виде, начало кратчайшего времени Ферма) находятся, как показал Гюйгенс, 3 согласии с волновой теорией света, однако лишь до тех пор, пока светово " луч не встречает на своем пути препятствий, размеры которых соизмеримы с длиной его волны. В последнем случае возникают явления диффракции и понятие о точно фиксированном световом луче, подчиняющемся законам геометрической оптики, теряет свою определенность. В таких случаях нун<-но пользоваться волновой оптикой и описывать распространение света не лучами, нО волнами. Геометрическая оптика служит лишь приближением к волновой, тем более справедливым, чем меньше длина волны. [c.44]

Принцип соответствия оставался однако по существу лишь изолированным от остальной физики принципом — волшебной палочкой для решения разных задач теории спектров и строения атома, как метко выразился Зоммерфельд Огромное его принципиальное значение заключается в том, что дуализм волн и корпускул впервые был признан и узаконен. Забегая несколько вперед, надо указать, что такой дуализм присущ не только свету, но и обычным материальным частицам электроны, протоны и атомы, падая пучком на кристаллическую решетку, обнаруживают на ней совершенно такие же явления днффракции, как и рентгеновские лучи диффракция последних является однако типично волновым процессом. Таким образом дуализм волн и корпускул — общее свойство материи. Выход нз такой двойственности надо искать не в протиоопоста- [c.62]

Возможность применения к движущимся электронам законов оптики, возможность изменять направление электронных лучей как при помощи отдельных линз, так и при помощи составленных из таких линз объективов и окуляров привели к осуществлению электронных микроскопов (список литературы смотрите [2234]). В электронной оптике возможно создавать среды с любым показателем преломления, а также по произволу менять длину электронной волны, существенную для явлений диффракции. Поэтому оказалось, что электронная оптика приводигг к гораздо более широким возможностям, чем геометрическая оптика видимого света. В то время как наиболее сильные оптические микроскопы допускают увеличения, немногим превосходя-Щ15б несколько тысяч раз, в электронных микроскопах добиваются увеличений порядка ста тысяч раз. Размеры доступных изучению объектов оцениваются как десятикратные размеры обычных молекул. Электронный микроскоп становится неоценимым средством исследования в биологических науках. В этой области метод исследования при помощи электроиного микроскопа — просвечивание исследуемого объекта электронными лучами, прошедшими через конденсор. В физике при изучении электронных явлений объектом, рассматриваемым через объектив [c.699]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология