Was ist ein Beugungsspektrum? Unterschied zwischen Beugung und dispersivem Spektrum

Unter Lichtstreuung versteht man die Zerlegung seines weißen Flusses in monochromatische Strahlen, die das Lichtspektrum bilden.

Sie unterscheiden sich in der Reihenfolge der Farben. Im dispersiven Modus gehen sie (vom Anfangsstrahl an gezählt) zu - Rot, Orange, Gelb, Grün, Blau, Indigo, Violett; in der Beugung (vom Hauptmaximum aus gezählt) - Violett, Blau, Cyan, Grün, Gelb, Orange, Rot.

45. Externer photoelektrischer Effekt. Stoletovs Gesetze.

Ich werde es später kürzen.

Der äußere photoelektrische Effekt ist das Phänomen, dass Elektronen unter dem Einfluss von Licht aus Festkörpern und Flüssigkeiten herausgeschleudert werden.

Dann in 1888-1890 Der photoelektrische Effekt wurde in den 1980er Jahren untersucht Alexander Grigorjewitsch Stoletow(1839 – 1896).

Er fand Folgendes heraus:

ultraviolette Strahlen haben die größte Wirkung;

mit zunehmendem Lichtstrom steigt der Photostrom;

Die Ladung von Partikeln, die aus Festkörpern und Flüssigkeiten unter Lichteinfluss emittiert werden, ist negativ.

Bevor wir diese Gesetze formulieren, betrachten wir ein modernes Schema zur Beobachtung und Untersuchung des photoelektrischen Effekts. Es ist einfach. In den Glasbehälter sind zwei Elektroden (Kathode und Anode) eingelötet, an denen die Spannung U anliegt. Wenn kein Licht vorhanden ist, zeigt das Amperemeter an, dass im Stromkreis kein Strom fließt.

Wenn die Kathode mit Licht beleuchtet wird, auch wenn zwischen Kathode und Anode keine Spannung anliegt, zeigt das Amperemeter das Vorhandensein eines kleinen Stroms im Stromkreis an – Photostrom. Das heißt, die von der Kathode emittierten Elektronen haben eine gewisse kinetische Energie
und gelangen „aus eigener Kraft“ zur Anode.

Mit zunehmender Spannung steigt der Photostrom.

Die Abhängigkeit des Photostroms von der Spannung zwischen Kathode und Anode wird Strom-Spannungs-Kennlinie genannt.

Es sieht aus wie das: Bei gleicher Intensität des monochromatischen Lichts nimmt der Strom mit zunehmender Spannung zunächst zu, hört dann aber auf zu wachsen. Ab einem bestimmten Wert der Beschleunigungsspannung ändert sich der Photostrom nicht mehr und erreicht seinen Maximalwert (bei einer bestimmten Lichtintensität). Dieser Photostrom wird Sättigungsstrom genannt.

Um eine Fotozelle zu „sperren“, also den Fotostrom auf Null zu reduzieren, ist es notwendig, eine „Sperrspannung“ anzulegen.
. In diesem Fall wirkt das elektrostatische Feld und bremst die emittierten Photoelektronen

. (1)

Dies bedeutet, dass keine der vom Metall emittierten Elektronen die Anode erreichen, wenn das Anodenpotential um einen Betrag niedriger als das Kathodenpotential ist.

Das Experiment zeigte, dass sich der Startpunkt des Diagramms entlang der Spannungsachse verschiebt, wenn sich die Frequenz des einfallenden Lichts ändert. Daraus folgt, dass die Größe der Sperrspannung und damit die kinetische Energie und maximale Geschwindigkeit der emittierten Elektronen von der Frequenz des einfallenden Lichts abhängt.

Erstes Gesetz des photoelektrischen Effekts . Die maximale Geschwindigkeit emittierter Elektronen hängt von der Frequenz der einfallenden Strahlung ab (nimmt mit zunehmender Frequenz zu) und ist nicht von deren Intensität abhängig.

Wenn wir die Strom-Spannungs-Kennlinien vergleichen, die bei unterschiedlichen Intensitäten (in Abbildung I 1 und I 2) einfallenden monochromatischen Lichts (Einzelfrequenz) erhalten werden, können wir Folgendes feststellen.

Erstens haben alle Strom-Spannungs-Kennlinien ihren Ursprung am selben Punkt, d. h. bei jeder Lichtintensität wird der Photostrom bei einer bestimmten (für jeden Frequenzwert) Verzögerungsspannung Null. Dies ist eine weitere Bestätigung der Gültigkeit des ersten Hauptsatzes des photoelektrischen Effekts.

Zweitens. Mit zunehmender Intensität des einfallenden Lichts ändert sich die Art der Abhängigkeit des Stroms von der Spannung nicht, nur der Wert des Sättigungsstroms nimmt zu.

Zweiter Hauptsatz des photoelektrischen Effekts . Die Größe des Sättigungsstroms ist proportional zur Größe des Lichtstroms.

Bei der Untersuchung des photoelektrischen Effekts wurde festgestellt, dass nicht jede Strahlung den photoelektrischen Effekt verursacht.

Drittes Hauptgesetz des photoelektrischen Effekts . Für jeden Stoff gibt es eine Mindestfrequenz (maximale Wellenlänge), bei der der photoelektrische Effekt noch möglich ist.

Diese Wellenlänge wird als „rote Kante des photoelektrischen Effekts“ bezeichnet (und die Frequenz – die entsprechende rote Kante des photoelektrischen Effekts).

5 Jahre nach dem Erscheinen von Max Plancks Werk nutzte Albert Einstein die Idee der Diskretheit der Lichtemission, um die Gesetze des photoelektrischen Effekts zu erklären. Einstein schlug vor, dass Licht nicht nur in Teilen emittiert wird, sondern sich auch in Teilen ausbreitet und absorbiert. Dies bedeutet, dass die Diskretheit elektromagnetischer Wellen eine Eigenschaft der Strahlung selbst ist und nicht das Ergebnis der Wechselwirkung von Strahlung mit Materie. Laut Einstein ähnelt ein Strahlungsquant in vielerlei Hinsicht einem Teilchen. Das Quant wird entweder vollständig absorbiert oder gar nicht absorbiert. Einstein stellte die Emission eines Photoelektrons als Ergebnis einer Kollision zwischen einem Photon und einem Elektron in einem Metall dar, bei der die gesamte Energie des Photons auf das Elektron übertragen wird. Also entwickelte Einstein die Quantentheorie des Lichts und schrieb darauf basierend die Gleichung für den photoelektrischen Effekt:

.

Hier ist die Plancksche Konstante: – Häufigkeit,
– Austrittsarbeit des Elektrons, das das Metall verlässt,
ist die Ruhemasse des Elektrons, v ist die Geschwindigkeit des Elektrons.

Diese Gleichung erklärte alle experimentell festgestellten Gesetze des photoelektrischen Effekts.

Da die Austrittsarbeit eines Elektrons aus einem Stoff konstant ist, nimmt mit zunehmender Frequenz auch die Geschwindigkeit der Elektronen zu.

Jedes Photon schlägt ein Elektron heraus. Daher kann die Anzahl der ausgestoßenen Elektronen nicht größer sein als die Anzahl der Photonen. Wenn alle ausgestoßenen Elektronen die Anode erreichen, hört der Photostrom auf zu wachsen. Mit zunehmender Lichtintensität nimmt auch die Anzahl der auf die Stoffoberfläche einfallenden Photonen zu. Folglich steigt die Anzahl der Elektronen, die diese Photonen herausschlagen. Gleichzeitig steigt der Sättigungsphotostrom.

Wenn die Photonenenergie nur ausreicht, um die Austrittsarbeit zu vervollständigen, ist die Geschwindigkeit der emittierten Elektronen Null. Dies ist die „rote Grenze“ des photoelektrischen Effekts.

Der interne photoelektrische Effekt wird in kristallinen Halbleitern und Dielektrika beobachtet. Es besteht darin, dass unter dem Einfluss der Strahlung die elektrische Leitfähigkeit dieser Stoffe aufgrund einer Zunahme der Anzahl freier Stromträger (Elektronen und Löcher) in ihnen zunimmt.

Zur Frage: Wie unterscheidet sich das Beugungsspektrum vom Dispersionsspektrum? vom Autor gegeben europäisch Die beste Antwort ist Das dispersive Spektrum entsteht, wenn Licht an einem Prisma (Regenbogen) gebrochen wird.
Das Beugungsspektrum wird durch Beugung an einem Gitter erhalten.
Sie unterscheiden sich in der Reihenfolge der Farben. Im dispersiven Modus gehen sie (vom Anfangsstrahl an gezählt) zu - Rot, Orange, Gelb, Grün, Blau, Indigo, Violett; in der Beugung (vom Hauptmaximum aus gezählt) - Violett, Blau, Cyan, Grün, Gelb, Orange, Rot.

Antwort von 22 Antworten[Guru]

Hallo! Hier finden Sie eine Auswahl an Themen mit Antworten auf Ihre Frage: Wie unterscheidet sich das Beugungsspektrum vom dispersiven Spektrum?

Antwort von Yoasha Bodchenko[Neuling]
Beugung ist ein Wellenphänomen – die Streuung von Licht (also im Allgemeinen einer elektromagnetischen Welle) an einem Hindernis. Besonders an den Rissen.
Ein Beugungsgitter ist ein Spektralgerät, das aus einer großen Anzahl von Schlitzen (parallel) besteht. An jedem Spalt findet eine Lichtbeugung statt. Wenn sich der Betrachtungswinkel (relativ zum Gitter) ändert, entsteht ein Gangunterschied zwischen dem Licht, das in einer bestimmten Richtung aus den Schlitzen tritt (zwischen Strahlen aus verschiedenen Schlitzen). Bei Strahlung mit einer bestimmten Wellenlänge treten in bestimmten Winkeln Maxima auf. Die Winkel hängen von der Wellenlänge und der Gitterteilung ab.
Auf diese Weise ist es möglich, das Spektrum des auf das Gitter fallenden Lichts zu beobachten (da die Richtung zum spektralen Maximum von der Wellenlänge abhängt).
Langwellige Signale werden stärker abgelenkt.
Die Hauptmaxima liegen in mehreren Größenordnungen. Die Anzahl der effektiv beobachtbaren (nicht überlappenden) hängt von der Breite des Spektrums der beobachteten Strahlung und der Qualität des Gitters (Anzahl der Linien pro mm) ab.
Unter Dispersion versteht man die Abhängigkeit des Brechungsindex eines Mediums von der Wellenlänge elektromagnetischer Strahlung.
Da das Verhältnis von Einfalls- und Brechungswinkel vom Brechungsindex abhängt, lässt sich Licht mit einem Prisma in seine Spektralanteile zerlegen.
Hier geht jede Komponente nur in eine Richtung.
Welches Licht stärker abgelenkt wird, hängt vom Verhältnis der Brechungsindizes des Mediums und des Materials ab, aus dem das Prisma besteht.
Unterschiede.
Nach dem Prisma wird jede Spektralkomponente nur in eine Richtung abgelenkt. Nach dem Beugungsgitter – jede Komponente verläuft in alle Richtungen, aber ungleichmäßig – hat sie ihre eigenen Haupt- und Nebenmaxima.
Optisch sieht das so aus:
Nach dem Prisma ist ein kontinuierliches Banden- oder Linienspektrum sichtbar – von Blau bis Rot.
Nach dem Beugungsgitter sind ein achromatisches Maximum (in der Mitte) und mehrere Maxima rechts und links sichtbar – bereits in Komponenten geschichtet. Betrachtet man ein Objekt – in Maxima erster Ordnung – können sich seine Bestandteile unterschiedlicher Farbe überlappen. Außerdem sind sie besser getrennt, aber benachbarte Maxima können beginnen, sich zu überlappen.
Die Natur der Phänomene ist unterschiedlich.
Die Frequenzen weichen auf unterschiedliche Weise ab.
Kurz gesagt, Beugung ist „Eindringung“, Dispersion ist Biegung

Antwort von Yebastian Rachowski[Guru]
Hmm, seltsam, heute wurde uns die gleiche Frage gestellt. Es scheint, als hätten sie alle hier aufgeführten Antworten durchgesehen, aber es gefällt ihr immer noch nicht.

Antwort von streuen[Guru]
Mein Gehirn schmilzt!! AAA!

Antwort von Verbindung[Guru]
Eine Sekunde.
Ein Spektrum ist eine Menge von Werten. Zum Beispiel Wellenlängen. Weißes Licht ist eine Ansammlung von Lichtstrahlen unterschiedlicher Wellenlänge (verschiedener Farben); Wenn Sie einen Strahl paralleler Lichtstrahlen auf die Oberfläche eines dreiflächigen Prismas richten, ist der Strahl beim Verlassen des Prismas nicht mehr parallel, sondern jeder Strahl verläuft in seine eigene Richtung und es entsteht ein Spektrum von Wellen unterschiedlicher Länge erscheinen auf dem Bildschirm. Das heißt, ein „Regenbogen“, dessen Streifen (sie haben unterschiedliche Farben) in unterschiedlichen Abständen angeordnet sind. Die Menge dieser Streifen ist das Dispersionsspektrum. Das heißt, ein dispersives Spektrum ist ein Spektrum von Wellen (d. h. ihrer Längen), das als Ergebnis unterschiedlicher Brechungsgrade von Wellen unterschiedlicher Länge (verschiedener Farben) erhalten wird. Kurz gesagt: disp. Spektrum ist das aus der Dispersion resultierende Spektrum. Womit ist das Konzept des Beugungsspektrums verbunden? Natürlich mit Beugung – der Biegung von Wellen verschiedener Hindernisse, deren Größe der Größe der betrachteten Wellen entspricht. Wenn es beispielsweise regnet, bilden sich kleine Wassertröpfchen in der Atmosphäre, was zur Beugung führt. Unterschiedliche Wellenlängen werden jedoch unterschiedlich gebeugt – sie sind unterschiedlich lang. Sie beugen sich unterschiedlich, weichen also in unterschiedlichen Abständen ab. Deshalb können wir bei Regen einen Regenbogen sehen. Das Beugungsspektrum ist also das Spektrum von Wellen, das durch Unterschiede in der Biegung von Wellen unterschiedlicher Länge um Hindernisse herum erhalten wird. Kurz gesagt: diff. Spektrum ist das durch Beugung erhaltene Spektrum. Verallgemeinerung: Die Wörter „dispersives“ oder „Beugungsspektrum“ ergänzen das, worüber wir sprechen – den Dispersionsprozess oder den Beugungsprozess. Im Allgemeinen können wir von einer Welle gleicher Länge sprechen. Dann besteht das Spektrum aus einem Streifen. Bei der Beugung ist es jedoch auch möglich, die Intensität der Welle auf dem Bildschirm neu zu verteilen – dies wird als Beugungsmuster bezeichnet.

Der Schulphysikkurs scheint überhaupt nicht schwierig, verständlich und durchaus interessant zu sein. Es ist nicht so schwer, dem Lehrer im Unterricht zu erklären, wie sich das Beugungsspektrum vom Dispersionsspektrum unterscheidet, und eine gute Note zu bekommen. Aber wenn es um Physik in der Hochschulbildung geht, wird alles dramatisch komplizierter. Manche Probleme können dazu führen, dass Sie mehr als eine schlaflose Nacht damit verbringen müssen, sie zu lösen.

Verschiedene Möglichkeiten, Licht in ein Spektrum zu zerlegen

UND Beugung Und Streuung vertreten Zerlegung eines Lichtstrahls in Komponenten, aber es gibt immer einige Nuancen:

Viele Menschen haben im Physikunterricht Erfahrungen mit der Streuung gemacht. Dazu genügte es, den Strahl auf ein Prisma zu richten, neben dem sich ein einfaches Landschaftsblatt befand. Und gewöhnliches Sonnenlicht oder ein gerichteter Strahl einer Taschenlampe wurde in alle Farben des Regenbogens zerlegt.

Aber zur selben Zeit, Die rote Farbe nahm nur sehr wenig Platz auf dem Blatt ein, die Breite der übrigen Farben nahm in Richtung Lila zu. Er war es, der besetzte signifikanter Teil das gesamte Spektrum.

Die höchste Ordnung des Spektrums eines Beugungsgitters

Optik ist eine exakte Wissenschaft, die logisches Denken und korrekte Berechnungen erfordert. Physiker haben einst eine Formel entwickelt, die wir bis heute verwenden können:

In dieser komplexen, aber nur auf den ersten Blick gleichwertigen Menge herrscht Gleichheit k- Spektrumreihenfolge:

• λ - Wellenlänge des auf das Gitter einfallenden Lichts.
• φ - Beugungswinkel.
• ά - Einfallswinkel der Lichtwelle auf dem Gitter.
• đ - Gitterperiode.

Aus dieser Gleichheit können wir schließen die Formel, die uns interessiert, um die maximale Ordnung des Spektrums zu bestimmen. Dazu genügt es, die rechte Seite der Gleichheit durch die Lichtwellenlänge zu dividieren, während der Sinus des Beugungswinkels zur einfacheren Berechnung durch Eins ersetzt werden kann.

Einige der für die Berechnung benötigten Größen sind konstant, sodass keine Probleme auftreten sollten. Die Hauptsache ist, sich bei den Berechnungen nicht zu verwirren.

Leider manchmal Die Wissenschaft entfernt sich zu weit von der Praxis und die Bedeutung der meisten dieser Berechnungen bleibt für Studenten und Schüler ein Rätsel; sie lösen sie als abstraktes Problem, das in keiner Weise mit dem wirklichen Leben verbunden ist.

Eine einfache Möglichkeit, die maximale Ordnung eines Spektrums zu berechnen

Physiker haben auch eine einfachere Möglichkeit, die maximale Ordnung zu bestimmen. Für die Formel können Sie die Werte aus der vorherigen Gleichung verwenden. Nur wird es diesmal viel weniger Ausgangsdaten geben und die Berechnungen selbst können wie folgt dargestellt werden:

Der gewünschte Wert ist leicht zu verstehen hängt direkt von der Gitterperiode und der Wellenlänge ab. Wir haben die Sinuswerte sicher verworfen und die maximale Ordnung in der Form m ausgedrückt.

Es ist schwer, mehr als eine Minute damit zu verbringen, zwei Zahlen zu dividieren, daher dauert jedes optische Problem, bei dem nur der Bestellwert ermittelt werden muss, nicht so lange. Doch oft ist diese Berechnung nur der erste Schritt zur Antwort auf eine komplexere Frage.

Wenn man das Problem versteht und den Kern des Konzepts versteht, erscheint die Formel äußerst logisch. Am einfachsten lässt sich das Problem mit weißem Licht lösen, da in diesem Fall die Wellenlänge für den gesamten Lichtstrom gleich ist.

Stellen Sie sich nun vor, dass es im Stream mehrere Farbtöne gibt, die natürlich vorhanden sind verschiedene Längen. Die Aufgabe wird etwas komplizierter; die Berechnungen werden mehr Zeit in Anspruch nehmen. Und es ist einfach so, dass im wirklichen Leben Wellen ausschließlich weißen Lichts äußerst selten sind.

Breite des Beugungsspektrums

Im Experiment mit einem Prisma konnte man die Heterogenität und Breite des Spektrums beobachten. Diese Option hat große Bedeutung in der Optik, insbesondere wenn es um das Beugungsspektrum geht. Tatsache ist, dass es im Gegensatz zum dispersiven Gitter in keiner Richtung komprimiert wird, alle Farbtöne gleichmäßig dargestellt werden und die Breite nur von den Indikatoren des Gitters selbst abhängt, mit dessen Hilfe der Strahl in ein Spektrum zerlegt wird. Während die Breite des Dispersionsspektrums von der Wellenlänge abhängt. In einem Beugungsgitter:

1. Es gibt transparente Striche.
2. Es gibt undurchsichtige Lücken.
3. Die Summe ihrer Längen ist die Gitterperiode.
4. Dieser Wert kann erhalten werden, indem eins durch die Anzahl der Linien pro Längeneinheit des Gitters dividiert wird.

Die Spektrumsbreite, die uns interessiert, steht im umgekehrten Verhältnis zur Gitterperiode, die bereits in früheren Formeln auftauchte. Erst jetzt Je kürzer dieser Zeitraum ist, desto größer ist die Breite.

Wenn wir zur Definition der maximalen Ordnung zurückkehren, können wir dies mit zunehmender Ordnung erkennen Gitterperiodenwerte Auch die Bestellung nahm zu. Daraus lässt sich rein logisch leicht eine weitere Schlussfolgerung ziehen: Die Breite des Beugungsspektrums und seine maximale Ordnung stehen in einem umgekehrten Verhältnis.

Je kleiner ein Wert, desto größer der andere, umgekehrt. Natürlich hilft dieses Wissen nicht, genaue Werte zu erhalten. Aber eine so einfache Überprüfung Ihrer Berechnungen ist durchaus möglich.

Unterschied zwischen Spektren

Um die Unterschiede zwischen den Dispersions- und Beugungsspektren hervorzuheben, ist es notwendig, zu verstehen, was sie jeweils bedeuten.
Dispersiv:

• Entsteht durch die Zerlegung eines Lichtstrahls in seine Bestandteile, nachdem er ein Prisma passiert hat.
• Verbreitet sich von Rot nach Lila.
• Das Spektrum wird in die gleiche Richtung komprimiert, der rote Bereich hat die geringste Breite, der violette Bereich die größte.
• Es kann nur ein Farbbild geben.

Beugung:

• Es entsteht dadurch, dass Licht auf ein Beugungsgitter trifft.
• Es geht in umgekehrter Reihenfolge vor, von Lila nach Rot.
• Das Spektrum ist über die gesamte Länge gleichmäßig.
• Es können mehrere Farbbilder vorhanden sein.

Hier sind die vier wichtigsten Unterschiede, die es uns ermöglichen zu verstehen, was beide Spektren darstellen. Obwohl die Namen einigermaßen ähnlich sind, basieren sie auf völlig unterschiedlichen Prinzipien, sodass Sie diese Konzepte nicht verwechseln sollten.

Wenn Sie wissen, wie sich das Beugungsspektrum vom Dispersionsspektrum unterscheidet, können Sie mit dem Studium der Optik beginnen. Die Aussichten dieser Disziplin werden unterschätzt, sodass Forscher in Zukunft mit garantierten Arbeitsplätzen und möglicherweise ernsthaften Entdeckungen rechnen können.

Video: Unterschiede zwischen Beugungs- und Dispersionsspektrum

In diesem Video wird der Physiker Denis Logachev eine Lektion halten, in der er über den Unterschied zwischen dem Beugungsspektrum und dem Dispersionsspektrum spricht. Wir erfahren, was ein Beugungsgitter ist:

In der Optik unterscheidet man zwischen Beugungs- und dispersiven Lichtspektren. Was sind ihre Merkmale?

Was ist das Beugungsspektrum?

Dieses Spektrum entsteht, wenn Licht durch viele kleine Löcher oder Schlitze fällt. Sie können es also sehen, wenn Sie die Augen zusammenkneifen und in die Sonne oder eine Lampe schauen. Wenn Sie im kalten Winter auf den Mond achten, können Sie leicht mehrfarbige Kreise um ihn herum erkennen: Das sind sie auch Beugungsspektren. IN in diesem Fall Sie entstehen durch den Durchgang von Licht durch gefrorene Wasserpartikel in der Atmosphäre. Um wissenschaftliche Experimente durchzuführen, werden mithilfe spezieller Beugungsgitter eine Art Standardbeugungsspektren erstellt.

Beugungsspektrum

Der betrachtete Spektrumtyp ist durch die Abweichung der Strahlen gekennzeichnet, die proportional zur Wellenlänge ist. Daher werden ultraviolette und violette Strahlen des Spektrums, die kurze Wellenlängen haben, am wenigsten abgelenkt. Langwelliges Rot und Infrarot wiederum sind das Gegenteil. Es ist zu erkennen, dass das betrachtete Spektrum am stärksten in Richtung langwelliger Strahlen gestreckt ist.

Was ist ein dispersives Spektrum?

Dieses Spektrum entsteht durch die Brechung von Licht – beispielsweise beim Durchgang durch ein Prisma. Somit sieht es aus wie eine Ansammlung von Lichtstreifen unterschiedlicher Farbe. Unter Lichtstreuung versteht man die Zerlegung seines weißen Flusses in monochromatische Strahlen, die das Lichtspektrum bilden.

Eine bemerkenswerte Tatsache ist in der Geschichte der Physik bekannt: bereits bevor sie entdeckt wurde dispersives Spektrum, war es eine weitverbreitete Ansicht, dass weißes Licht beim Durchgang durch ein Prisma gefärbt sei. Es stellte sich heraus, dass dies nicht der Fall war.

Im Dispersionsspektrum ist die größte Abweichung bei der Brechung charakteristisch für violette Strahlen. Das betrachtete Spektrum ist gleichmäßiger gestreckt als das Beugungsspektrum – über alle Strahlenarten, am stärksten jedoch in Richtung kurzwelliger Strahlen.

Vergleich

Der Hauptunterschied zwischen dem Beugungsspektrum und dem dispersiven Spektrum besteht darin, dass das erste Spektrum durch den Durchgang von Licht durch enge Löcher (und andere Bereiche, die den Durchgang von Strahlen zwischen einigen nahe beieinander liegenden Objekten nicht beeinträchtigen) entsteht der zweite - als Ergebnis seiner Brechung (zum Beispiel aufgrund des Durchgangs durch ein Prisma).

Es kann auch Unterschiede zwischen den betrachteten Spektren geben in Bezug auf:

• Abweichungen von roten und violetten Strahlen;
• Grad der Spektrumsdehnung;
• der Grad der Spektrumsausdehnung relativ zu roten und violetten Strahlen.

Um den Unterschied zwischen Beugungs- und Dispersionsspektrum hinsichtlich der genannten Parameter deutlicher darzustellen, hilft uns eine kleine Tabelle.

DEFINITION

Beugungsspektrum ist die Intensitätsverteilung auf dem Bildschirm, die durch Beugung entsteht.

In diesem Fall konzentriert sich der Hauptteil der Lichtenergie im zentralen Maximum.

Wenn wir als Gerät ein Beugungsgitter betrachten, mit dessen Hilfe die Beugung durchgeführt wird, dann ergibt sich aus der Formel:

(wobei d die Gitterkonstante ist; der Beugungswinkel ist; die Wellenlänge des Lichts ist; . eine ganze Zahl ist), folgt daraus, dass der Winkel, in dem die Hauptmaxima erscheinen, mit der Wellenlänge des auf das Gitter einfallenden Lichts (Licht) zusammenhängt fällt normalerweise auf das Gitter). Dies bedeutet, dass Intensitätsmaxima, die durch Licht unterschiedlicher Wellenlänge erzeugt werden, an unterschiedlichen Orten im Beobachtungsraum auftreten, was die Verwendung eines Beugungsgitters als Spektralgerät ermöglicht.

Fällt weißes Licht auf ein Beugungsgitter, so werden alle Maxima mit Ausnahme des zentralen Maximums in ein Spektrum zerlegt. Aus Formel (1) folgt, dass die Position des Maximums th. Ordnung wie folgt bestimmt werden kann:

Aus Ausdruck (2) folgt, dass mit zunehmender Wellenlänge der Abstand vom zentralen Maximum zum Maximum mit der Zahl m zunimmt. Es stellt sich heraus, dass der violette Teil jedes Hauptmaximums zur Mitte des Beugungsmusters zeigt und der rote Teil nach außen zeigt. Es ist zu beachten, dass bei der spektralen Zerlegung von weißem Licht violette Strahlen stärker abgelenkt werden als rote.

Als einfaches Spektralgerät, mit dem die Wellenlänge bestimmt werden kann, wird ein Beugungsgitter verwendet. Wenn die Gitterperiode bekannt ist, reduziert sich die Bestimmung der Wellenlänge des Lichts auf die Messung des Winkels, der der Richtung zur ausgewählten Linie der Ordnung des Spektrums entspricht. Typischerweise werden Spektren erster oder zweiter Ordnung verwendet.

Es ist zu beachten, dass Beugungsspektren höherer Ordnung einander überlappen. So überlappen sich bei der Zerlegung von weißem Licht die Spektren zweiter und dritter Ordnung bereits teilweise.

Beugung und disperse Zerlegung in Spektrum

Mittels Beugung kann, ähnlich wie bei der Dispersion, ein Lichtstrahl in seine Bestandteile zerlegt werden. Es gibt jedoch grundlegende Unterschiede bei diesen physikalischen Phänomenen. Das Beugungsspektrum ist also das Ergebnis der Lichtbeugung um Hindernisse herum, beispielsweise dunkle Bereiche in der Nähe eines Beugungsgitters. Ein solches Spektrum breitet sich gleichmäßig in alle Richtungen aus. Der violette Teil des Spektrums ist zur Mitte gerichtet. Ein dispersives Spektrum kann erhalten werden, indem Licht durch ein Prisma geleitet wird. Das Spektrum wird in violetter Richtung gestreckt und in roter Richtung gestaucht. Der violette Teil des Spektrums nimmt eine größere Breite ein als der rote Teil. Bei der spektralen Zerlegung weichen rote Strahlen weniger stark ab als violette Strahlen, was bedeutet, dass der rote Teil des Spektrums näher am Zentrum liegt.

Maximale spektrale Ordnung während der Beugung

Unter Verwendung der Formel (2) und unter Berücksichtigung der Tatsache, dass sie nicht größer als eins sein kann, erhalten wir Folgendes:

Beispiele für Problemlösungen

BEISPIEL 1

BEISPIEL 2