Difraksi cahaya oleh kisi difraksi. Mengapa difraksi cahaya putih terurai menjadi spektrum difraksi putih?

Mundur ke depan

Perhatian! Pratinjau slide hanya untuk tujuan informasi dan mungkin tidak mewakili semua opsi presentasi. Jika Anda tertarik dengan karya ini, silakan unduh versi lengkapnya.

(Pelajaran mendapatkan pengetahuan baru, kelas 11, level profil - 2 jam).

Tujuan pendidikan pelajaran:

• Memperkenalkan konsep difraksi cahaya
• Jelaskan difraksi cahaya menggunakan prinsip Huygens-Fresnel
• Perkenalkan konsep zona Fresnel
• Jelaskan struktur dan prinsip operasi kisi difraksi!

Tujuan pelajaran perkembangan

• Pengembangan keterampilan dan kemampuan untuk deskripsi kualitatif dan kuantitatif pola difraksi

Peralatan: proyektor, layar, presentasi.

Rencana belajar

• difraksi cahaya
• Difraksi Fresnel
• Difraksi Fraunhofer
• Kisi difraksi

Selama kelas.

1. Momen organisasi.

2. Mempelajari materi baru.

Difraksi- fenomena gelombang yang membengkok di sekitar rintangan yang ditemui di jalurnya, atau dalam arti yang lebih luas - setiap penyimpangan perambatan gelombang di dekat rintangan dari hukum optik geometris. Karena difraksi, gelombang dapat jatuh ke area bayangan geometris, membelok di sekitar rintangan, menembus lubang kecil di layar, dll. Misalnya, suara terdengar dengan baik di sekitar sudut rumah, yaitu suara gelombang melengkung di sekitarnya.

Jika cahaya adalah proses gelombang, yang secara meyakinkan ditunjukkan oleh fenomena interferensi, maka difraksi cahaya juga harus diamati.

difraksi cahaya- fenomena pembelokan sinar cahaya ke daerah bayangan geometris ketika melewati tepi rintangan atau melalui lubang, yang ukurannya sebanding dengan panjang gelombang cahaya ( geser nomor 2).

Fakta bahwa cahaya melampaui batas rintangan telah diketahui orang sejak lama. Pertama deskripsi ilmiah fenomena ini milik F. Grimaldi. Dalam sorotan cahaya yang sempit, Grimaldi menempatkan berbagai benda, khususnya, benang tipis. Dalam hal ini, bayangan di layar ternyata lebih lebar dari yang seharusnya menurut hukum optik geometris. Selain itu, garis-garis warna ditemukan di kedua sisi bayangan. Melewati seberkas cahaya tipis melalui lubang kecil, Grimaldi juga mengamati penyimpangan dari hukum perambatan cahaya bujursangkar. Titik terang di seberang lubang ternyata lebih besar dari yang diharapkan dengan perambatan cahaya bujursangkar ( geser nomor 2).

Pada tahun 1802, T. Jung, yang menemukan interferensi cahaya, membuat eksperimen klasik tentang difraksi ( geser nomor 3).

Di layar buram, ia menusuk dua lubang kecil B dan C dengan pin pada jarak pendek satu sama lain. Lubang-lubang ini diterangi oleh berkas cahaya sempit yang melewati lubang kecil A di layar lain. Detail inilah, yang sangat sulit didapat pada waktu itu, yang menentukan keberhasilan eksperimen. Hanya gelombang koheren yang mengganggu. Gelombang bola yang timbul sesuai dengan prinsip Huygens dari lubang A tereksitasi osilasi koheren di lubang B dan C. Karena difraksi dari lubang B dan C, dua kerucut cahaya muncul, yang sebagian tumpang tindih. Sebagai hasil dari interferensi dua gelombang cahaya ini, garis-garis terang dan gelap muncul di layar. Menutup salah satu lubang. Jung menemukan bahwa pinggirannya menghilang. Dengan bantuan percobaan inilah Jung adalah orang pertama yang mengukur panjang gelombang yang sesuai dengan sinar cahaya dengan warna yang berbeda, apalagi, dengan sangat akurat.

Teori difraksi

Ilmuwan Prancis O. Fresnel tidak hanya menyelidiki secara lebih rinci berbagai kasus difraksi secara eksperimental, tetapi juga membangun teori kuantitatif difraksi. Teori ini didasarkan pada prinsip Fresnel tentang Huygens, melengkapinya dengan gagasan interferensi gelombang sekunder. Prinsip Huygens dalam bentuk aslinya memungkinkan untuk menemukan hanya posisi muka gelombang pada waktu berikutnya, yaitu untuk menentukan arah rambat gelombang. Pada dasarnya, ini adalah prinsip optik geometris. Fresnel menggantikan hipotesis Huygens tentang selubung gelombang sekunder dengan posisi yang jelas secara fisik, yang menurutnya gelombang sekunder, yang tiba di titik pengamatan, saling berinterferensi ( geser nomor 4).

Ada dua kasus difraksi:

Jika penghalang tempat terjadinya difraksi dekat dengan sumber cahaya atau dari layar tempat pengamatan berlangsung, maka bagian depan gelombang datang atau gelombang difraksi memiliki permukaan melengkung (misalnya, bola); kasus ini disebut difraksi Fresnel.

Jika dimensi penghalang jauh lebih kecil daripada jarak ke sumber, maka gelombang datang pada penghalang dapat dianggap datar. Difraksi gelombang bidang sering disebut difraksi Fraunhofer ( geser nomor 5).

Metode zona Fresnel.

Menjelaskan ciri-ciri pola difraksi pada benda sederhana ( geser nomor 6), Fresnel datang dengan metode sederhana dan intuitif untuk mengelompokkan sumber sekunder - metode membangun zona Fresnel. Metode ini memungkinkan perhitungan perkiraan pola difraksi ( geser nomor 7).

Zona Fresnel- satu set sumber gelombang sekunder yang koheren, perbedaan jalur maksimum di antaranya adalah / 2.

Jika perbedaan jalur dari dua zona yang berdekatan adalah λ /2 , oleh karena itu, getaran dari mereka datang ke titik pengamatan M dalam fase yang berlawanan, sehingga gelombang dari dua zona Fresnel yang berdekatan saling memadamkan(geser nomor 8).

Misalnya, ketika cahaya ditransmisikan melalui lubang kecil, baik titik terang maupun titik gelap dapat dideteksi di titik pengamatan. Hasilnya adalah hasil paradoks - cahaya tidak melewati lubang!

Untuk menjelaskan hasil difraksi, perlu dilihat berapa banyak zona Fresnel yang masuk ke dalam lubang. Saat lubang diletakkan jumlah zona ganjil maksimum(titik terang). Saat lubang diletakkan jumlah zona genap, maka pada titik pengamatan akan ada minimum(titik gelap). Sebenarnya, cahaya, tentu saja, melewati lubang, tetapi interferensi maksimum muncul di titik-titik tetangga ( geser nomor 9-11).

Pelat zona Fresnel.

Sejumlah konsekuensi yang luar biasa, terkadang paradoks dapat diperoleh dari teori Fresnel. Salah satunya adalah kemungkinan menggunakan pelat zona sebagai lensa pengumpul. Plat zona- layar transparan dengan cincin terang dan gelap bergantian. Jari-jari cincin dipilih sehingga cincin dari bahan buram menutupi semua zona genap, kemudian getaran yang datang ke titik pengamatan hanya dari zona ganjil yang terjadi pada fase yang sama, yang menyebabkan peningkatan intensitas cahaya di titik pengamatan. ( geser nomor 12).

Konsekuensi luar biasa kedua dari teori Fresnel adalah prediksi keberadaan titik terang ( Bintik beracun) di area bayangan geometris dari layar buram ( slide nomor 13-14).

Untuk mengamati titik cahaya di area bayangan geometris, perlu bahwa layar buram tumpang tindih dengan sejumlah kecil zona Fresnel (satu atau dua).

difraksi Fraunhofer.

Jika dimensi penghalang jauh lebih kecil daripada jarak ke sumber, maka gelombang datang pada penghalang dapat dianggap datar. Gelombang bidang juga dapat diperoleh dengan menempatkan sumber cahaya pada fokus lensa konvergen ( geser nomor 15).

Difraksi gelombang bidang sering disebut difraksi Fraunhofer setelah ilmuwan Jerman Fraunhofer. Jenis difraksi dianggap terutama karena dua alasan. Pertama, ini adalah kasus difraksi khusus yang lebih sederhana, dan kedua, difraksi semacam ini sering ditemukan di berbagai perangkat optik.

Difraksi celah

Kasus difraksi cahaya oleh celah sangat penting secara praktis. Ketika celah disinari dengan sinar paralel cahaya monokromatik, serangkaian garis-garis gelap dan terang diperoleh pada layar, intensitasnya berkurang dengan cepat ( geser nomor 16).

Jika cahaya datang tegak lurus terhadap bidang celah, maka garis-garis terletak simetris relatif terhadap garis pusat, dan iluminasi berubah sepanjang layar secara berkala, sesuai dengan kondisi maksimum dan minimum ( geser nomor 17, animasi flash "Difraksi cahaya pada celah").

Kesimpulan:

• a) dengan pengurangan lebar celah, garis cahaya pusat mengembang;
• b) untuk lebar celah tertentu, semakin besar panjang gelombang cahaya, semakin besar jarak antara garis-garis;
• c) oleh karena itu, dalam kasus cahaya putih, ada satu set gambar yang sesuai untuk warna yang berbeda;
• d) dalam hal ini, maksimum utama akan sama untuk semua panjang gelombang dan akan ditampilkan sebagai garis putih, dan maksimum samping adalah garis-garis berwarna dengan warna bergantian dari ungu ke merah.

Difraksi oleh dua celah.

Jika ada dua celah paralel yang identik, maka mereka memberikan pola difraksi identik yang ditumpangkan satu sama lain, sebagai akibatnya maksimum diperkuat, dan, di samping itu, interferensi timbal balik gelombang dari celah pertama dan kedua terjadi. Akibatnya, minima akan berada di tempat yang sama, karena ini adalah arah di mana tidak ada celah yang mengirimkan cahaya. Selain itu, arah yang mungkin di mana cahaya yang dikirim oleh dua celah saling padam. Dengan demikian, satu minimum tambahan terletak di antara dua maksimum utama, dan maksimum dalam hal ini menjadi lebih sempit daripada dengan satu celah ( slide #18-19). Semakin besar jumlah celah, semakin tajam garis maksimum dan semakin lebar dipisahkan oleh minimum. Dalam hal ini, energi cahaya didistribusikan kembali sehingga sebagian besar jatuh pada maksimum, dan sebagian kecil dari energi jatuh ke minimum ( geser #20).

Kisi difraksi.

Kisi difraksi adalah kumpulan dari sejumlah besar celah yang sangat sempit yang dipisahkan oleh interval buram ( geser #21). Jika gelombang monokromatik datang pada kisi, maka celah (sumber sekunder) menciptakan gelombang koheren. Lensa pengumpul ditempatkan di belakang kisi, lalu layar. Akibat interferensi cahaya dari berbagai celah kisi, sistem maxima dan minima diamati pada layar ( geser #22).

Posisi semua maxima, kecuali yang utama, tergantung pada panjang gelombang. Oleh karena itu, jika cahaya putih jatuh pada kisi, maka ia terurai menjadi spektrum. Oleh karena itu, kisi difraksi adalah perangkat spektral yang digunakan untuk menguraikan cahaya menjadi spektrum. Menggunakan kisi difraksi, dimungkinkan untuk mengukur panjang gelombang secara akurat, karena dengan sejumlah besar celah, daerah intensitas maxima menyempit, berubah menjadi garis-garis tipis yang terang, dan jarak antara maxima (lebar garis-garis gelap) meningkat ( slide nomor 23-24).

Resolusi kisi difraksi.

Untuk instrumen spektral yang mengandung kisi difraksi, kemampuan untuk mengamati secara terpisah dua garis spektral dengan panjang gelombang yang sama adalah penting.

Kemampuan untuk mengamati secara terpisah dua garis spektral dengan panjang gelombang yang dekat disebut resolusi kisi ( slide nomor 25-26).

Jika kita ingin menyelesaikan dua garis spektral yang dekat, maka perlu untuk memastikan bahwa maksimum interferensi yang bersesuaian dengan masing-masing garis tersebut sesempit mungkin. Untuk kasus kisi difraksi, ini berarti bahwa jumlah total alur yang diterapkan pada kisi harus sebanyak mungkin. Jadi, dalam kisi-kisi difraksi yang baik dengan sekitar 500 garis per milimeter, dengan panjang total sekitar 100 mm, jumlah garis adalah 50.000.

Kisi-kisi, tergantung pada aplikasinya, terbuat dari logam atau kaca. Kisi-kisi logam terbaik memiliki hingga 2000 garis per milimeter permukaan, sedangkan total panjang kisi adalah 100-150 mm. Pengamatan pada kisi-kisi logam dilakukan hanya dalam cahaya yang dipantulkan, dan pada kisi-kisi kaca, paling sering dalam cahaya yang ditransmisikan.

Bulu mata kami, dengan celah di antaranya, adalah kisi difraksi yang kasar. Jika Anda menyipitkan mata ke sumber cahaya yang terang, Anda dapat melihat warna pelangi. Fenomena difraksi dan interferensi cahaya membantu

Alam untuk melukis semua makhluk hidup, tanpa menggunakan pewarna ( geser #27).

3. Memperbaiki bahan utama.

Kontrol pertanyaan

1. Mengapa difraksi suara lebih jelas dalam kehidupan sehari-hari daripada difraksi cahaya?
2. Apa tambahan Fresnel pada prinsip Huygens?
3. Apa prinsip membangun zona Fresnel?
4. Apa prinsip pengoperasian pelat zona?
5. Kapan difraksi Fresnel, difraksi Fraunhofer diamati?
6. Apa perbedaan antara difraksi Fresnel pada bukaan bundar saat disinari dengan cahaya monokromatik dan putih?
7. Mengapa difraksi tidak diamati pada lubang besar dan cakram besar?
8. Apa yang menentukan apakah jumlah zona Fresnel yang dibuka oleh sebuah hole genap atau ganjil?
9. Apa karakteristik pola difraksi diperoleh dengan difraksi pada disk buram kecil.
10. Apa perbedaan antara pola difraksi pada celah ketika disinari dengan cahaya monokromatik dan putih?
11. Berapa lebar celah pembatas di mana intensitas minima masih akan diamati?
12. Bagaimana peningkatan panjang gelombang dan lebar celah mempengaruhi difraksi Fraunhofer dari satu celah?
13. Bagaimana pola difraksi akan berubah jika jumlah total alur kisi diperbesar tanpa mengubah konstanta kisi?
14. Berapa banyak minimum dan maksimum tambahan yang muncul selama difraksi pada enam celah?
15. Mengapa kisi difraksi menguraikan cahaya putih menjadi spektrum?
16. Bagaimana cara menentukan orde tertinggi dari spektrum kisi difraksi?
17. Bagaimana pola difraksi akan berubah saat layar menjauh dari kisi?
18. Mengapa, saat menggunakan cahaya putih, hanya maksimum tengah yang berwarna putih dan maksimum samping yang berwarna pelangi?
19. Mengapa goresan pada kisi difraksi harus berjarak dekat satu sama lain?
20. Mengapa harus ada banyak pukulan?

Contoh beberapa situasi kunci (konsolidasi utama pengetahuan) (nomor slide 29-49)

1. Kisi difraksi yang konstanta 0,004 mm disinari dengan cahaya dengan panjang gelombang 687 nm. Pada sudut berapakah sebaiknya pengamatan dilakukan untuk melihat bayangan spektrum orde dua ( geser #29).
2. Cahaya monokromatik dengan panjang gelombang 500 nm datang pada kisi difraksi dengan 500 garis per mm. Cahaya jatuh pada kisi secara tegak lurus. Berapakah orde spektrum terbesar yang dapat diamati? ( geser #30).
3. Kisi difraksi terletak sejajar dengan layar pada jarak 0,7 m darinya. Tentukan jumlah garis per 1 mm untuk kisi difraksi ini jika selama kejadian normal berkas cahaya dengan panjang gelombang 430 nm, difraksi maksimum pertama pada layar berada pada jarak 3 cm dari pusat pita cahaya. Asumsikan bahwa sinφ tgφ ( geser nomor 31).
4. Sebuah kisi difraksi yang periodenya 0,005 mm terletak sejajar dengan layar pada jarak 1,6 m darinya dan disinari oleh seberkas cahaya dengan panjang gelombang 0,6 m yang datang sepanjang garis normal kisi. Tentukan jarak antara pusat pola difraksi dan maksimum kedua. Asumsikan bahwa sinφ tgφ ( geser nomor 32).
5. Sebuah kisi difraksi dengan periode 10-5 m terletak sejajar dengan layar pada jarak 1,8 m darinya. Kisi disinari oleh berkas cahaya 580 nm yang datang secara normal. Penerangan maksimum diamati pada layar pada jarak 20,88 cm dari pusat pola difraksi. Tentukan orde maksimum ini. Asumsikan bahwa sinφ tgφ ( geser nomor 33).
6. Dengan menggunakan kisi difraksi dengan periode 0,02 mm, diperoleh bayangan difraksi pertama pada jarak 3,6 cm dari pusat dan pada jarak 1,8 m dari kisi. Tentukan panjang gelombang cahaya ( geser nomor 34).
7. Spektrum orde kedua dan ketiga di daerah tampak kisi difraksi sebagian saling tumpang tindih. Berapa panjang gelombang pada spektrum orde ketiga yang sesuai dengan panjang gelombang 700 nm pada spektrum orde kedua? ( geser nomor 35).
8. Sebuah gelombang monokromatik bidang dengan frekuensi 8 1014 Hz datang di sepanjang garis normal pada kisi difraksi dengan periode 5 m. Sebuah lensa cembung dengan jarak fokus 20 cm terletak di belakang kisi yang sejajar dengan kisi.Pola difraksi diamati pada layar pada bidang fokus lensa. Tentukan jarak antara maksima utama dari orde 1 dan orde 2. Asumsikan bahwa sinφ tgφ ( geser nomor 36).
9. Berapa lebar seluruh spektrum orde pertama (panjang gelombang berkisar antara 380 nm sampai 760 nm), diperoleh pada layar 3 m dari kisi difraksi dengan periode 0,01 mm? ( geser nomor 37).
10. Berapa panjang total kisi dengan 500 garis per mm untuk menyelesaikan dua garis spektral pada 600,0 nm dan 600,05 nm? ( geser nomor 40).
11. Tentukan resolusi kisi difraksi yang periodenya 1,5 m dan panjang totalnya 12 mm, jika cahaya dengan panjang gelombang 530 nm datang padanya ( geser nomor 42).
12. Yang bilangan terkecil kisi harus berisi garis-garis sehingga dua garis natrium kuning dengan panjang gelombang 589 nm dan 589,6 nm dapat diselesaikan dalam spektrum orde pertama. Berapa panjang kisi tersebut jika konstanta kisi adalah 10 m ( geser nomor 44).
13. Tentukan jumlah zona terbuka dengan parameter berikut:
    R = 2 mm; a = 2,5 m; b = 1,5 m
    a) = 0,4 m.
    b) = 0,76 m ( geser nomor 45).
14. Sebuah celah 1,2 mm disinari dengan cahaya hijau dengan panjang gelombang 0,5 m. Pengamat berada pada jarak 3 m dari celah. Akankah dia melihat pola difraksi ( geser nomor 47).
15. Sebuah celah 0,5 mm disinari dengan cahaya hijau dari laser 500 nm. Pada jarak berapa dari celah pola difraksi dapat diamati dengan jelas ( slide nomor 49).

4. Pekerjaan Rumah (slide #50).

Buku teks: 71-72 (G. Ya. Myakishev, BB Bukhovtsev. Fisika. 11).

Kumpulan soal dalam fisika No. 1606,1609,1612, 1613,1617 (GN Stepanova).

Kisi difraksi satu dimensi adalah sistem dari sejumlah besar n identik dalam lebar dan sejajar satu sama lain slot di layar, juga dipisahkan oleh celah buram lebar yang sama (Gbr. 9.6).

Pola difraksi pada kisi didefinisikan sebagai hasil interferensi timbal balik gelombang yang datang dari semua celah, yaitu. v kisi difraksi dilakukan interferensi multipath berkas cahaya terdifraksi koheren datang dari semua celah.

Mari kita tunjukkan: B – lebar celah kisi-kisi; sebuah - jarak antara slot; – konstanta kisi.

Lensa mengumpulkan semua sinar yang datang pada sudut yang sama dan tidak menimbulkan perbedaan perjalanan tambahan.

Beras. 9.6	Beras. 9.7

Biarkan sinar 1 jatuh pada lensa dengan sudut ( sudut difraksi ). Gelombang cahaya yang merambat pada sudut ini dari celah menciptakan intensitas maksimum pada titik tersebut. Sinar kedua datang dari celah yang berdekatan pada sudut yang sama akan tiba di titik yang sama. Kedua sinar ini akan datang sefase dan akan saling menguatkan jika perbedaan jalur optik sama dengan Mλ:

Kondisimaksimum untuk kisi difraksi akan berbentuk:

di mana M= ± 1, ± 2, ± 3,….

Maksima yang sesuai dengan kondisi ini disebut tertinggi utama ... Nilai kuantitas M sesuai dengan satu atau maksimum lainnya disebut orde maksimum difraksi.

Pada intinya F 0 akan selalu diamati batal atau difraksi pusat maksimum .

Karena cahaya yang datang pada layar hanya melewati celah pada kisi difraksi, maka syaratnya minimum untuk celah dan akan menjadi kondisiminimum difraksi utama untuk kisi:

Tentu saja, dengan banyaknya celah, cahaya akan jatuh dari beberapa celah pada titik-titik layar yang sesuai dengan minima difraksi utama dan akan terbentuk di sana. jaminan maxima dan minima difraksi(gbr.9.7). Tetapi intensitasnya, dibandingkan dengan maksima utama, kecil (≈ 1/22).

Asalkan ,

gelombang yang dikirim oleh masing-masing celah akan teredam akibat interferensi dan akan muncul minimum tambahan .

Jumlah celah menentukan fluks bercahaya melalui kisi. Semakin banyak, semakin banyak energi yang dibawa oleh gelombang yang melaluinya. Selain itu, semakin besar jumlah celah, semakin banyak minimum tambahan yang ditempatkan di antara maksimum yang berdekatan. Akibatnya, harga tertinggi akan lebih sempit dan lebih intens (Gambar 9.8).

Dari (9.4.3) terlihat bahwa sudut difraksi sebanding dengan panjang gelombang . Ini berarti bahwa kisi difraksi menguraikan cahaya putih menjadi komponen-komponennya, dan membelokkan cahaya dengan panjang gelombang yang lebih panjang (merah) pada sudut yang lebih besar (berbeda dengan prisma, di mana segala sesuatu terjadi sebaliknya).

Spektrum difraksi- Distribusi intensitas pada layar, diperoleh sebagai hasil difraksi (fenomena ini ditunjukkan pada gambar bawah). Sebagian besar energi cahaya terkonsentrasi di pusat maksimum. Penyempitan celah mengarah pada fakta bahwa maksimum pusat menyebar, dan kecerahannya berkurang (ini, tentu saja, juga berlaku untuk maksimum lainnya). Sebaliknya, semakin lebar celah (), semakin terang gambarnya, tetapi pinggiran difraksinya lebih sempit, dan jumlah pinggirannya sendiri lebih banyak. Saat berada di tengah, gambar sumber cahaya yang tajam diperoleh, mis. memiliki propagasi cahaya bujursangkar sabu. Pola ini hanya berlaku untuk cahaya monokromatik. Ketika celah disinari dengan cahaya putih, maksimum pusat akan menjadi garis putih, yang umum untuk semua panjang gelombang (ketika perbedaan jalur adalah nol untuk semua).

1. Difraksi cahaya. Prinsip Huygens-Fresnel.

2. Difraksi cahaya pada celah pada balok sejajar.

3. Kisi difraksi.

4. Spektrum difraksi.

5. Karakteristik kisi difraksi sebagai perangkat spektral.

6. Analisis struktur sinar-X.

7. Difraksi cahaya pada lubang bundar. Resolusi bukaan.

8. Konsep dan rumus dasar.

9. Tugas.

Dalam arti sempit, tetapi paling umum, difraksi cahaya adalah pembelokan sinar cahaya di sekitar batas benda buram, penetrasi cahaya ke area bayangan geometris. Dalam fenomena yang terkait dengan difraksi, ada penyimpangan yang signifikan dari perilaku cahaya dari hukum optik geometris. (Difraksi tidak terbatas pada cahaya.)

Difraksi adalah fenomena gelombang yang paling jelas dimanifestasikan ketika dimensi penghalang sebanding (dengan urutan besarnya yang sama) dengan panjang gelombang cahaya. Deteksi difraksi cahaya yang relatif terlambat (abad 16-17) dikaitkan dengan panjang kecilnya cahaya tampak.

21.1. difraksi cahaya. Prinsip Huygens-Fresnel

difraksi cahaya disebut kompleks fenomena yang disebabkan oleh sifat gelombangnya dan diamati selama perambatan cahaya dalam medium dengan ketidakhomogenan yang tajam.

Penjelasan kualitatif tentang difraksi diberikan oleh prinsip Huygens, yang menetapkan metode untuk membangun muka gelombang pada waktu t + t jika posisinya pada waktu t diketahui.

1. Menurut prinsip Huygens, setiap titik muka gelombang adalah pusat gelombang sekunder yang koheren. Selubung gelombang ini memberikan posisi muka gelombang pada saat berikutnya.

Mari kita jelaskan penerapan prinsip Huygens dengan contoh berikut. Biarkan gelombang bidang jatuh pada penghalang berlubang, yang bagian depannya sejajar dengan penghalang (Gbr. 21.1).

Beras. 21.1. Penjelasan dari prinsip Huygens

Setiap titik muka gelombang, yang dialokasikan oleh lubang, berfungsi sebagai pusat gelombang bola sekunder. Gambar tersebut menunjukkan bahwa selubung gelombang ini menembus ke dalam wilayah bayangan geometris, yang batas-batasnya ditandai dengan garis putus-putus.

Prinsip Huygens tidak mengatakan apa-apa tentang intensitas gelombang sekunder. Kelemahan ini dihilangkan oleh Fresnel, yang melengkapi prinsip Huygens dengan konsep interferensi gelombang sekunder dan amplitudonya. Prinsip Huygens, ditambah dengan cara ini, disebut prinsip Huygens-Fresnel.

2. Menurut prinsip Huygens-Fresnel besarnya osilasi cahaya di beberapa titik O adalah hasil interferensi pada titik koheren gelombang sekunder yang dipancarkan oleh semua elemen permukaan gelombang. Amplitudo setiap gelombang sekunder sebanding dengan luas elemen dS, berbanding terbalik dengan jarak r ke titik O dan berkurang dengan bertambahnya sudut α antara biasa n ke elemen dS dan arah ke titik O (Gbr. 21.2).

Beras. 21.2. Emisi Gelombang Sekunder oleh Elemen Permukaan Gelombang

21.2. Difraksi oleh celah pada balok sejajar

Perhitungan yang terkait dengan penerapan prinsip Huygens-Fresnel, dalam kasus umum, adalah masalah matematika yang kompleks. Namun, dalam sejumlah kasus dengan derajat simetri yang tinggi, mencari amplitudo getaran yang dihasilkan dapat dilakukan dengan penjumlahan aljabar atau geometris. Mari kita tunjukkan ini dengan menghitung difraksi cahaya oleh celah.

Biarkan gelombang cahaya monokromatik bidang jatuh pada celah sempit (AB) di hambatan buram, yang arah rambatnya tegak lurus terhadap permukaan celah (Gbr. 21.3, a). Tempatkan lensa pengumpul di belakang celah (sejajar dengan bidangnya), di bidang fokus yang kami tempatkan layar E. Semua gelombang sekunder dipancarkan dari permukaan slot ke arah paralel sumbu optik lensa (α = 0), menjadi fokus lensa dalam fase yang sama. Oleh karena itu, di tengah layar (O) ada maksimum interferensi untuk setiap panjang gelombang. Mereka menyebutnya maksimal urutan nol.

Untuk memperjelas sifat interferensi gelombang sekunder yang dipancarkan ke arah lain, kami membagi permukaan celah menjadi n zona yang identik (disebut zona Fresnel) dan mempertimbangkan arah yang memenuhi syarat:

di mana b adalah lebar celah, dan λ - panjang gelombang cahaya.

Berkas gelombang cahaya sekunder yang merambat dalam arah ini akan berpotongan di titik O”.

Beras. 21.3. Difraksi pada satu celah: a - jalur sinar; b - distribusi intensitas cahaya (f - panjang fokus lensa)

Hasil kali bsina sama dengan selisih lintasan (δ) antara sinar-sinar yang datang dari tepi celah. Maka perbedaan lintasan sinar datang dari berdekatan Zona fresnel sama dengan / 2 (lihat rumus 21.1). Sinar tersebut saling dimusnahkan selama interferensi, karena mereka memiliki amplitudo yang sama dan fase yang berlawanan. Mari kita pertimbangkan dua kasus.

1) n = 2k adalah bilangan genap. Dalam hal ini, ada pemadaman berpasangan sinar dari semua zona Fresnel, dan pola interferensi minimum diamati di titik O ".

Minimum intensitas selama difraksi oleh celah diamati untuk arah sinar gelombang sekunder yang memenuhi kondisi

Bilangan bulat k disebut urutan minimal.

2) n = 2k - 1 adalah bilangan ganjil. Dalam hal ini, radiasi satu zona Fresnel akan tetap tidak terpadamkan, dan pola interferensi maksimum akan diamati pada titik O ".

Intensitas maksimum selama difraksi oleh celah diamati untuk arah sinar gelombang sekunder yang memenuhi kondisi:

Bilangan bulat k disebut urutan maksimal. Ingat bahwa untuk arah = 0 kita miliki maksimum urutan nol.

Dari rumus (21.3) berikut bahwa dengan peningkatan panjang gelombang gelombang cahaya, sudut di mana maksimum orde k> 0 diamati meningkat. Ini berarti bahwa untuk k yang sama, bilah ungu terletak paling dekat dengan pusat layar, dan bilah merah paling jauh.

Pada gambar 21.3, B menunjukkan distribusi intensitas cahaya pada layar tergantung pada jarak ke pusatnya. Sebagian besar energi cahaya terkonsentrasi di pusat maksimum. Dengan peningkatan dalam urutan maksimum, intensitasnya menurun dengan cepat. Perhitungan menunjukkan bahwa I 0: I 1: I 2 = 1: 0,047: 0,017.

Jika celah disinari dengan cahaya putih, maka maksimum pusat pada layar akan menjadi putih (umum untuk semua panjang gelombang). Puncak palsu akan berwarna garis-garis.

Fenomena yang mirip dengan difraksi celah dapat diamati pada pisau silet.

21.3. Kisi difraksi

Dalam kasus difraksi pada celah, intensitas maksimum pada orde k>0 sangat kecil sehingga tidak dapat digunakan untuk menyelesaikan masalah praktis. Oleh karena itu, sebagai instrumen spektral yang digunakan kisi difraksi, yang merupakan sistem slot paralel yang berjarak sama. Kisi difraksi dapat diperoleh dengan menggambar goresan buram (goresan) pada pelat kaca bidang-paralel (Gbr. 21.4). Ruang antara goresan (celah) memungkinkan cahaya melewatinya.

Sapuan diterapkan pada permukaan kisi dengan pemotong berlian. Kepadatannya mencapai 2000 baris per milimeter. Dalam hal ini, lebar kisi bisa mencapai 300 mm. Jumlah total slot kisi dilambangkan dengan N.

Jarak d antara pusat atau tepi slot yang berdekatan disebut konstan (periode) kisi difraksi.

Pola difraksi pada kisi didefinisikan sebagai hasil interferensi timbal balik gelombang yang datang dari semua celah.

Lintasan sinar dalam kisi difraksi ditunjukkan pada Gambar. 21.5.

Biarkan gelombang cahaya monokromatik bidang jatuh pada kisi, yang arah rambatnya tegak lurus terhadap bidang kisi. Kemudian permukaan celah-celah tersebut termasuk dalam permukaan gelombang yang sama dan merupakan sumber gelombang sekunder yang koheren. Pertimbangkan gelombang sekunder, yang arah rambatnya memenuhi kondisi

Setelah melewati lensa, sinar gelombang tersebut akan berpotongan di titik O”.

Hasil kali dsina sama dengan selisih lintasan (δ) antara sinar yang datang dari tepi celah yang berdekatan. Ketika kondisi (21,4) terpenuhi, gelombang sekunder tiba di titik O" dalam fase yang sama dan maksimum pola interferensi muncul di layar. Kondisi yang memenuhi maksimal (21,4) disebut maksima utama dari ordo k. Kondisi (21.4) itu sendiri disebut rumus dasar kisi difraksi.

Tertinggi utama selama difraksi oleh kisi diamati arah sinar gelombang sekunder memenuhi kondisi: dsinα = ± κ λ; k = 0,1,2, ...

Beras. 21.4. Bagian dari kisi difraksi (a) dan lambangnya (b)

Beras. 21.5. Difraksi cahaya oleh kisi difraksi

Untuk sejumlah alasan yang tidak dipertimbangkan di sini, ada (N - 2) maksimum tambahan antara tertinggi utama. Dengan jumlah celah yang besar, intensitasnya dapat diabaikan dan seluruh ruang di antara maksima utama terlihat gelap.

Kondisi (21,4), yang menentukan posisi semua maxima utama, tidak memperhitungkan difraksi pada celah individu. Ini mungkin terjadi bahwa untuk beberapa arah kondisi maksimum untuk kisi (21,4) dan kondisinya minimum untuk slot (21.2). Dalam hal ini, maksimum utama yang sesuai tidak muncul (secara formal, memang ada, tetapi intensitasnya sama dengan nol).

Semakin besar jumlah celah pada kisi difraksi (N), semakin banyak energi cahaya yang melewati kisi, semakin intens dan tajam maksimumnya. Gambar 21.6 menunjukkan grafik distribusi intensitas yang diperoleh dari kisi-kisi dengan jumlah slot (N) yang berbeda. Periode (d) dan lebar celah (b) sama untuk semua kisi.

Beras. 21.6. Distribusi intensitas pada nilai N . yang berbeda

21.4. Spektrum difraksi

Dari rumus dasar kisi difraksi (21,4) dapat dilihat bahwa sudut difraksi , di mana maksimum utama terbentuk, bergantung pada panjang gelombang cahaya datang. Oleh karena itu, intensitas maxima yang sesuai dengan panjang gelombang yang berbeda diperoleh di lokasi yang berbeda pada layar. Hal ini memungkinkan kisi untuk digunakan sebagai instrumen spektral.

Spektrum difraksi- spektrum diperoleh dengan menggunakan kisi difraksi.

Ketika cahaya putih jatuh pada kisi difraksi, semua maksimum, kecuali yang pusat, didekomposisi menjadi spektrum. Posisi maksimum orde k untuk cahaya dengan panjang gelombang ditentukan dengan rumus:

Semakin panjang panjang gelombang (λ), semakin jauh dari pusat adalah maksimum ke-k. Oleh karena itu, daerah ungu dari masing-masing maksimum utama akan menghadap ke pusat pola difraksi, dan yang merah akan menghadap ke luar. Perhatikan bahwa ketika cahaya putih diuraikan oleh prisma, sinar ungu dibelokkan lebih kuat.

Dengan menuliskan rumus dasar kisi (21,4), kita tunjukkan bahwa k adalah bilangan bulat. Seberapa besar itu bisa? Jawaban atas pertanyaan ini diberikan oleh pertidaksamaan | sinα |< 1. Из формулы (21.5) найдем

di mana L adalah lebar kisi dan N adalah jumlah garis.

Misalnya, untuk kisi dengan kerapatan 500 garis per mm d = 1/500 mm = 2x10 -6 m Untuk lampu hijau dengan = 520 nm = 520x10 -9 m, diperoleh k< 2х10 -6 /(520 х10 -9) < 3,8. Таким образом, для такой решетки (весьма средней) порядок наблюдаемого максимума не превышает 3.

21.5. Karakteristik kisi difraksi sebagai perangkat spektral

Rumus dasar kisi difraksi (21,4) memungkinkan untuk menentukan panjang gelombang cahaya dengan mengukur sudut yang sesuai dengan posisi maksimum ke-k. Dengan demikian, kisi difraksi memungkinkan untuk memperoleh dan menganalisis spektrum cahaya kompleks.

Karakteristik spektral kisi

Dispersi sudut - nilai yang sama dengan rasio perubahan sudut di mana maksimum difraksi diamati dengan perubahan panjang gelombang:

di mana k adalah orde maksimum, - sudut di mana ia diamati.

Dispersi sudut semakin tinggi, semakin besar orde spektrum k dan semakin kecil periode kisi (d).

Resolusi(daya penyelesaian) kisi difraksi adalah nilai yang mencirikan kemampuannya untuk memberikan

di mana k adalah orde maksimum, dan N adalah jumlah garis kisi.

Dapat dilihat dari rumus bahwa garis dekat yang bergabung dalam spektrum orde pertama dapat dirasakan secara terpisah dalam spektrum orde kedua atau ketiga.

21.6. Analisis struktur sinar-X

Rumus dasar kisi difraksi dapat digunakan tidak hanya untuk menentukan panjang gelombang, tetapi juga untuk memecahkan masalah invers - menemukan konstanta kisi difraksi pada panjang gelombang yang diketahui.

Kisi struktural kristal dapat diambil sebagai kisi difraksi. Jika aliran sinar-X diarahkan ke kisi kristal sederhana pada sudut tertentu (Gbr.21.7), maka mereka akan difraksi, karena jarak antara pusat hamburan (atom) dalam kristal sesuai dengan

panjang gelombang sinar-X. Jika pelat fotografi ditempatkan agak jauh dari kristal, itu akan mencatat interferensi dari sinar yang dipantulkan.

di mana d adalah jarak antar bidang dalam kristal, adalah sudut antara bidang

Beras. 21.7. difraksi sinar-X pada kisi kristal sederhana; titik-titik menunjukkan susunan atom

kristal dan berkas sinar-X datang (sudut penggembalaan), adalah panjang gelombang radiasi sinar-X. Relasi (21.11) disebut kondisi Bragg-Wolfe.

Jika panjang gelombang radiasi sinar-X diketahui dan sudut yang sesuai dengan kondisi (21.11) diukur, maka jarak antarplanar (interatomik) d dapat ditentukan. Analisis struktural sinar-X didasarkan pada ini.

analisis struktur sinar-X - metode untuk menentukan struktur suatu zat dengan mempelajari keteraturan difraksi sinar-X pada sampel yang diteliti.

Pola difraksi sinar-X sangat kompleks karena kristal adalah objek tiga dimensi dan sinar-X dapat didifraksikan pada bidang yang berbeda pada sudut yang berbeda. Jika zat tersebut adalah kristal tunggal, maka pola difraksinya adalah silih bergantinya bintik gelap (bercahaya) dan terang (tidak bercahaya) (Gbr. 21.8, a).

Dalam kasus ketika suatu zat adalah campuran dari sejumlah besar kristal yang sangat kecil (seperti dalam logam atau bubuk), serangkaian cincin muncul (Gbr. 21.8, b). Setiap cincin sesuai dengan difraksi maksimum orde k tertentu, sedangkan pola sinar-X terbentuk dalam bentuk lingkaran (Gbr. 21.8, b).

Beras. 21.8. Pola difraksi sinar-X untuk kristal tunggal (a), pola difraksi sinar-X untuk polikristal (b)

Analisis struktur sinar-X juga digunakan untuk mempelajari struktur sistem biologis. Misalnya, metode ini digunakan untuk menetapkan struktur DNA.

21.7. Difraksi cahaya pada lubang melingkar. Resolusi bukaan

Sebagai kesimpulan, mari kita pertimbangkan pertanyaan tentang difraksi cahaya oleh bukaan melingkar, yang sangat menarik secara praktis. Lubang tersebut, misalnya, pupil mata dan lensa mikroskop. Biarkan cahaya jatuh pada lensa dari sumber titik. Lensa adalah lubang yang hanya bisa tembus bagian gelombang cahaya. Sebagai hasil difraksi pada layar yang terletak di belakang lensa, pola difraksi muncul, ditunjukkan pada Gambar. 21.9, a.

Sedangkan untuk gap, intensitas side maxima kecil. Maksimum pusat berupa lingkaran cahaya (titik difraksi) adalah bayangan titik bercahaya.

Diameter titik difraksi ditentukan dengan rumus:

dimana f adalah jarak fokus lensa dan d adalah diameternya.

Jika cahaya dari dua sumber titik jatuh pada bukaan (diafragma), maka tergantung pada jarak sudut di antara keduanya (β) titik difraksinya dapat dilihat secara terpisah (Gbr. 21.9, b) atau bergabung (Gbr. 21.9, c).

Kami menyajikan tanpa derivasi formula yang menyediakan gambar terpisah dari sumber titik dekat di layar (resolusi bukaan):

di mana adalah panjang gelombang cahaya datang, d adalah diameter lubang (diafragma), adalah jarak sudut antara sumber.

Beras. 21.9. Difraksi pada bukaan melingkar dari dua sumber titik

21.8. Konsep dan rumus dasar

Akhir meja

21.9. tugas

1. Panjang gelombang cahaya yang datang pada celah yang tegak lurus bidangnya adalah 6 kali lebar celah. Pada sudut berapakah 3 difraksi minimum akan terlihat?

2. Tentukan periode kisi dengan lebar L = 2,5 cm dan memiliki N = 12500 garis. Catat jawabannya dalam mikrometer.

Larutan

d = L / N = 25.000 mikron / 12.500 = 2 mikron. Menjawab: d = 2 m.

3. Berapakah konstanta kisi jika garis merah (700 nm) terlihat pada spektrum orde kedua dengan sudut 30°?

4. Kisi difraksi berisi N = 600 garis pada L = 1 mm. Temukan Urutan Spektrum Terbesar untuk Cahaya dengan Panjang Gelombang λ = 600nm

5. Cahaya jingga dengan panjang gelombang 600 nm dan lampu hijau dengan panjang gelombang 540 nm melewati kisi difraksi dengan 4000 garis per sentimeter. Berapakah jarak sudut antara maksimum oranye dan hijau: a) orde pertama; b.urutan ketiga?

= op - z = 13,88 ° - 12,47 ° = 1,41 °.

6. Tentukan orde spektrum terbesar untuk garis natrium kuning = 589 nm jika konstanta kisi adalah d = 2 m.

Larutan

Mari kita bawa d dan ke satuan yang sama: d = 2 m = 2000 nm. Dengan rumus (21.6), kami menemukan k< d/λ = 2000/ 589 = 3,4. Menjawab: k = 3.

7. Sebuah kisi difraksi dengan N = 10.000 celah digunakan untuk mempelajari spektrum cahaya pada daerah 600 nm. Temukan perbedaan minimum panjang gelombang yang dapat dideteksi oleh kisi seperti itu ketika mengamati maksima orde kedua.

Cahaya putih dan cahaya kompleks apa pun dapat dilihat sebagai superposisi gelombang monokromatik dengan panjang gelombang berbeda, yang berperilaku independen selama difraksi oleh kisi. Dengan demikian, kondisi (7), (8), (9) untuk setiap panjang gelombang akan dipenuhi pada sudut yang berbeda, yaitu. komponen monokromatik dari insiden cahaya pada kisi akan dipisahkan secara spasial. Himpunan maksima difraksi utama orde ke-m (m 0) untuk semua komponen monokromatik yang datang pada kisi cahaya disebut spektrum difraksi orde ke-m.

Posisi maksimum difraksi orde nol utama (maksimum pusat = 0) tidak bergantung pada panjang gelombang, dan untuk cahaya putih akan terlihat seperti strip putih. Spektrum difraksi orde ke-m (m 0) untuk cahaya putih datang berbentuk strip berwarna di mana semua warna pelangi ditemui, dan untuk cahaya kompleks dalam bentuk sekumpulan garis spektral yang bersesuaian untuk insiden komponen monokromatik pada kisi difraksi cahaya kompleks (Gbr. 2).

Kisi difraksi sebagai perangkat spektral memiliki karakteristik utama sebagai berikut: resolusi R, dispersi sudut D, dan daerah dispersi G.

Perbedaan terkecil antara panjang gelombang dari dua garis spektral , di mana peralatan spektral menyelesaikan garis-garis ini, disebut jarak spektral yang diselesaikan, dan nilainya disebut daya pisah peralatan.

Kondisi resolusi spektral (kriteria Rayleigh):

Garis spektrum dengan panjang gelombang dekat dan 'dianggap diperbolehkan jika maksimum utama dari pola difraksi untuk satu panjang gelombang bertepatan dengan posisi minimum difraksi pertama dalam urutan yang sama untuk gelombang lainnya.

Menurut kriteria Rayleigh, kita mendapatkan:

, (10)

di mana N adalah jumlah alur kisi (celah) yang terlibat dalam difraksi, m adalah orde spektrum difraksi.

Dan resolusi maksimum:

, (11)

di mana L adalah lebar total kisi difraksi.

Dispersi sudut D adalah nilai yang didefinisikan sebagai jarak sudut antara arah untuk dua garis spektrum yang berbeda panjang gelombangnya sebesar 1

dan
.

Dari kondisi difraksi utama maksimum

(12)

Daerah dispersi G adalah lebar maksimum interval spektral , di mana masih tidak ada tumpang tindih spektrum difraksi orde tetangga

, (13)

di mana adalah batas awal interval spektral.

Deskripsi instalasi.

Masalah penentuan panjang gelombang menggunakan kisi difraksi direduksi menjadi pengukuran sudut difraksi. Pengukuran tersebut dalam pekerjaan ini dilakukan dengan alat goniometer (goniometer).

Goniometer (gbr. 3) terdiri dari bagian-bagian utama berikut: alas dengan panggung (I), di mana skala utama dalam derajat diterapkan (tungkai –L); kolimator (II) kaku tetap ke dasar, dan tabung optik (III) tetap ke cincin yang dapat berputar tentang sumbu melewati pusat panggung. Dua vernier N terletak saling berhadapan pada ring.

Kolimator adalah tabung dengan lensa F 1, pada bidang fokusnya terdapat celah S yang sempit dengan lebar sekitar 1 mm, dan lensa okuler O yang dapat digerakkan dengan ulir penunjuk H.

Data penginstalan:

Pembagian terkecil dari skala utama goniometer adalah 10.

Pembagian vernier adalah 5.

Konstanta kisi difraksi
, [mm].

Lampu merkuri (DRSH 250 - 3) dengan spektrum emisi diskrit digunakan sebagai sumber cahaya dalam pekerjaan laboratorium. Dalam karya ini, panjang gelombang dari garis spektral paling terang diukur: biru, hijau, dan dua kuning (Gbr. 2b).

fenomena dispersi ketika melewatkan cahaya putih melalui prisma (Gbr. 102). Saat meninggalkan prisma, cahaya putih terurai menjadi tujuh warna: merah, oranye, kuning, hijau, biru, biru, ungu. Cahaya merah paling sedikit membelokkan, ungu lebih banyak. Hal ini menunjukkan bahwa kaca memiliki indeks bias tertinggi untuk cahaya ungu dan terendah untuk merah. Cahaya dengan panjang gelombang berbeda merambat dalam medium dengan kecepatan berbeda: ungu dengan yang terendah, merah - tertinggi, karena n = c / v,

Sebagai hasil dari perjalanan cahaya melalui prisma transparan, diperoleh susunan teratur gelombang elektromagnetik monokromatik dalam rentang optik - spektrum.

Semua spektrum dibagi menjadi spektrum emisi dan spektrum penyerapan. Spektrum emisi dibuat oleh benda bercahaya. Jika gas dingin yang tidak memancarkan ditempatkan di jalur sinar yang jatuh pada prisma, maka garis-garis gelap muncul dengan latar belakang spektrum kontinu sumbernya.

Lampu

Cahaya adalah gelombang geser

Gelombang elektromagnetik adalah perambatan medan elektromagnetik bolak-balik, dan kekuatan medan listrik dan magnet saling tegak lurus dan terhadap garis perambatan gelombang: gelombang elektromagnetik bersifat transversal.

Cahaya terpolarisasi

Terpolarisasi adalah cahaya di mana arah osilasi vektor cahaya diatur dalam beberapa cara.

Cahaya jatuh dari media dengan tampilan yang bagus. Pembiasan pada hari Rabu dengan less

Metode untuk mendapatkan cahaya terpolarisasi linier

Kristal birefringent digunakan untuk menghasilkan cahaya terpolarisasi linier dalam dua cara. Penggunaan pertama kristal tanpa dikroisme; mereka digunakan untuk membuat prisma yang terdiri dari dua prisma segitiga dengan orientasi sumbu optik yang sama atau tegak lurus. Di dalamnya, salah satu balok dibelokkan ke samping, sehingga hanya satu balok terpolarisasi linier yang keluar dari prisma, atau kedua balok keluar, tetapi dipisahkan oleh sudut yang besar. Di cara kedua menggunakan kristal dikroik kuat di mana salah satu sinar diserap, atau film tipis- polaroid dalam bentuk lembaran area yang luas.

hukum Brewster

Hukum Brewster adalah hukum optik yang menyatakan hubungan antara indeks bias dan sudut di mana cahaya yang dipantulkan dari antarmuka akan terpolarisasi sepenuhnya pada bidang yang tegak lurus terhadap bidang datang, dan sinar bias terpolarisasi sebagian pada bidang tersebut. insiden, dan polarisasi sinar bias mencapai nilai terbesar... Sangat mudah untuk menetapkan bahwa dalam hal ini sinar pantul dan sinar bias saling tegak lurus. Sudut yang bersesuaian disebut sudut Brewster.

Hukum Brewster:, di mana n21 adalah indeks bias medium kedua relatif terhadap medium pertama, Br adalah sudut datang (sudut Brewster)

Hukum pemantulan cahaya

Hukum pemantulan cahaya - menetapkan perubahan arah lintasan berkas cahaya sebagai akibat pertemuan dengan permukaan (cermin) pemantulan: sinar datang dan sinar pantul terletak pada bidang yang sama dengan normal ke permukaan pemantulan pada titik datang, dan garis normal ini membagi sudut antara sinar-sinar menjadi dua bagian yang sama besar. Rumusan luas tetapi kurang akurat "sudut datang sama dengan sudut pantul" tidak menunjukkan arah pantul sinar yang tepat.

Hukum pemantulan cahaya adalah dua pernyataan:

1. Sudut datang sama dengan sudut pantul.

2. Sinar datang, sinar pantul, dan garis tegak lurus yang direkonstruksi pada titik datang sinar terletak pada bidang yang sama.

hukum refraksi

Ketika cahaya melewati dari satu media transparan ke yang lain, arah perambatannya berubah. Fenomena ini disebut pembiasan. Hukum pembiasan cahaya menentukan posisi relatif sinar datang, dibiaskan dan tegak lurus terhadap antarmuka antara dua media.

Hukum pembiasan cahaya menentukan posisi relatif dari sinar datang AB (Gbr. 6), dibiaskan oleh DB dan CE tegak lurus ke antarmuka antara media, direkonstruksi pada titik datang. Sudut a disebut sudut datang, dan sudut b disebut sudut bias.