يعد حيود الضوء على الشبكات أحد الظواهر الأساسية في البصريات. تتكون حواجز الانعراج من مجموعة من السكتات الدماغية المتوازية الضيقة المثبتة على السطح. عندما يسقط الضوء على الشبكة ، يمر عبر فتحاته وينتشر بزوايا مختلفة. هذا يخلق طيفا يتكون من سلسلة من النسخ المكبرة لمصدر الضوء الأصلي.
سمة هامة من صريف الحيود هو ترتيب الطيف. يتم تحديد الترتيب من خلال عدد ضربات الشبكة التي يمر من خلالها الضوء. وارتفاع عدد من السكتات الدماغية ، وارتفاع النظام. يحدد أعلى ترتيب للطيف الحد الأقصى لعدد النسخ المكبرة لمصدر الضوء الأصلي الذي يمكن ملاحظته.
في هذه المقالة ، سننظر في كيفية تحديد أكبر ترتيب للطيف تم إنشاؤه بواسطة صريف حيود من 500 ضربة. العوامل الرئيسية التي تؤثر على ترتيب الطيف هي الطول الموجي لحادث الضوء على الشبكة وزاوية السقوط. باستخدام صيغ مقضب الحيود وقوانين الحيود ، من الممكن تحديد أكبر ترتيب للطيف يمكن فيه ملاحظة التداخل بين الموجات التي تمر عبر ضربات مختلفة من الشبكة.
- ما هو حيود مقضب?
- تعريف ومبدأ التشغيل
- كيف صريف الحيود العمل?
- أساسيات الحيود صريف
- كيف يمكنني قياس ترتيب الطيف?
- طرق لقياس أوامر الطيف
- كيفية تحديد عدد السكتات الدماغية على الشبكة?
- طرق العثور على عدد السكتات الدماغية
- كيف يمكنني العثور على أكبر ترتيب من الطيف?
- سؤال وجواب
- كيفية تحديد أكبر ترتيب من الطيف?
- كم عدد السكتات الدماغية لا تحتوي على حيود صريف?
- ما هي العوامل التي تؤثر على ترتيب الطيف الناتج عن صريف الحيود?
- ما هي الصيغة التي يمكن استخدامها لتحديد أكبر ترتيب من الطيف?
ما هو حيود مقضب?
صريف الحيود هو جهاز بصري يتكون من العديد من الشقوق أو السكتات الدماغية المتوازية الضيقة الموجودة على السطح. المسافة بين الشقوق أو السكتات الدماغية المجاورة ثابتة وتسمى الملعب الشبكي. يمكن أن تكون الشبكة مصنوعة من مواد مختلفة مثل الزجاج أو المعدن أو البلاستيك.
يعتمد مبدأ تشغيل صريف الحيود على ظاهرة حيود الضوء ، والتي تحدث عندما تمر موجة ضوئية عبر الشقوق أو السكتات الدماغية. عندما يمر الضوء عبر الشبكة ، فإنه ينحرف ويخلق نمط تداخل يتكون من سلسلة من الأشرطة الفاتحة والداكنة. هذه النطاقات ، التي تسمى الخطوط أو الأوامر الطيفية ، تتوافق مع الأطوال الموجية المختلفة للضوء التي تنتجها الشبكة.
تستخدم شبكات الحيود على نطاق واسع في البحث العلمي والصناعة. إنها تسمح لك بفصل الضوء وتحليله إلى مكوناته ، وهو أساس التحليل الطيفي. تستخدم حواجز شبكية أيضا في الاتصالات البصرية ، حيث يتم استخدامها لإشارات تعدد الإرسال وإزالة تعدد الإرسال.
تعريف ومبدأ التشغيل
مقضب الحيود هو جهاز بصري يستخدم لتحليل الضوء إلى طيف. يتكون صريف الحيود من مجموعة من السكتات الدماغية المتوازية متساوية البعد التي تخلق نظاما من الشقوق وتمنع مرور الضوء خارج هذه الشقوق. يمكن أن يكون عدد ضربات الشبكة كبيرا جدا.
من الممكن تحديد أكبر ترتيب للطيف الناتج عن محزوز حيود يبلغ 500 ضربة باستخدام الصيغة:
الحد الأقصى للطلب = ن * د / λ
أين:
- ماكس أوردر هو أكبر ترتيب من الطيف;
- ن هو عدد ضربات الشبكة;
- د هي المسافة بين حدود الشبكة المجاورة;
- wavelength هو الطول الموجي للضوء.
يعتمد مبدأ تشغيل صريف الحيود على تداخل موجات الضوء التي تمر عبر شقوق الشبكة. عندما يمر الضوء عبر كل شق ، تظهر موجة حيود تتداخل مع بعضها البعض. نتيجة لذلك ، ينشأ نمط تداخل-طيف تظهر فيه الارتفاعات الساطعة (الأوامر) والانخفاضات المظلمة.
يسمح لنا تحديد أكبر ترتيب للطيف بتقدير عدد الحيود الرئيسي الأقصى الذي سيكون مرئيا في الطيف الذي تم إنشاؤه بواسطة الشبكة. هذا يسمح لك بفهم مدى حدة الطيف وتميزه. تساعد مقارنة الترتيب الناتج مع عدد ضربات الشبكة في تحديد أي جزء من الطيف سيكون مرئيا للمراقب.
كيف صريف الحيود العمل?
حيود الصريف هو ظاهرة تحدث عندما يمر الضوء عبر جهاز خاص يسمى صريف الحيود. الشبكة عبارة عن ثقب مستقيم حيث يتم تباعد العديد من السكتات الدماغية المتوازية من نفس العرض ، والتي تسمى الشقوق ، بشكل متساو. وتسمى المسافة بين الشقوق المجاورة فترة شعرية.
عندما تضرب موجة ضوئية الشبكة ، يحدث الحيود-انحناء الضوء حول الشقوق الناجم عن تداخل الموجة. في هذه الحالة ، ينقسم الضوء إلى العديد من درجات الانعراج القصوى والدنيا ، مكونا طيفا. الظواهر الأكثر لفتا للانتباه من الحيود على صريف هي الحد الأقصى الحيود الرئيسي.
يحدث الحد الأقصى للانحراف الرئيسي عندما يكون فرق المسار بين أشعة الضوء التي تمر عبر شقين متجاورين مساويا لعدد صحيح من الأطوال الموجية. نتيجة لتداخل هذه الأشعة ، يتم تشكيل أقصى شدة للضوء. الطول الموجي للضوء وفترة شعرية ترتبط بعضها بعضا من الصيغة:
د * الخطيئة (m) = م · m,
أين د هي فترة شعرية ، is هي الزاوية بين الضوء الساقط ومحور شعرية ، is هو الطول الموجي للضوء ، م هو عدد صحيح يدل على ترتيب الحد الأقصى.
يسمح لك صريف الحيود بإنشاء عدد كبير من الخطوط الطيفية. كلما زاد عدد السكتات الدماغية على الشبكة ، يمكن الحصول على ترتيب الطيف. في هذه الحالة ، مع شبكة من 500 السكتات الدماغية ، فمن الممكن لتحديد أكبر ترتيب من الطيف يساوي 500.
أساسيات الحيود صريف
صريف الحيود هو جهاز بصري يتكون من مجموعة من الأمشاط أو السكتات الدماغية المتوازية والموجهة بشكل ضيق والموجودة على السطح أو داخل مادة شفافة. يتم استخدام الشبكة لتحلل الضوء إلى مكوناته الطيفية وقياس الأطوال الموجية في هذه المكونات.
تمر المكونات الطيفية المختلفة للضوء ، التي تعمل كموجات وتراكبات ، عبر الشبكة وتخضع للانحراف. عندما يمر الضوء عبر الشبكة ، فإن كل ضربة (أو مشط) على السطح أو داخل المادة تخلق فرق طور بين الأشعة المنكسرة والمنعكسة. نتيجة لتراكب هذه الأشعة ، تظهر أطراف التداخل ، والتي يتم ملاحظتها على الشاشة أو وحدات البكسل في جهاز الكشف الضوئي.
لتحديد أكبر ترتيب للطيف الناتج عن صريف الحيود ، من الضروري معرفة عدد السكتات الدماغية الموجودة على الشبكة. في هذه الحالة ، تتكون الشبكة من 500 ضربة ، مما يعني أنها قادرة على إنشاء طيف يصل إلى الترتيب 500.
يتم تحديد ترتيب الطيف بواسطة الصيغة:
ن = = د * الخطيئة ())
أين:
- ن هو ترتيب الطيف
- wavelength هو الطول الموجي للضوء
- د هي المسافة بين الضربات المتجاورة على الشبكة (درجة الشبكة)
- angle هي زاوية حدوث الضوء على الشبكة
وبالتالي ، لتحديد أكبر ترتيب للطيف ، يمكنك استخدام الصيغة أعلاه ، واستبدال القيم المعروفة: الطول الموجي للضوء والمسافة بين السكتات الدماغية على الشبكة. بعد الحصول على قيمة ترتيب الطيف ، يمكننا أن نستنتج أكبر ترتيب للطيف الذي تم إنشاؤه بواسطة هذه الشبكة.
كيف يمكنني قياس ترتيب الطيف?
لقياس ترتيب الطيف الناتج عن محزوز حيود 500 شوط ، يجب تنفيذ الخطوات التالية:
- قم بإعداد المعدات التجريبية: صريف حيود ، مصدر ضوء ، شاشة ، مسطرة وجهاز قياس.
- قم بتثبيت صريف حيود بين مصدر الضوء والشاشة بحيث يمر الضوء عبر الشبكة ويضرب الشاشة.
- قم بتشغيل مصدر الضوء وتأكد من أن الضوء يمر عبر الشبكة ويشكل طيفا على الشاشة.
- باستخدام مسطرة وجهاز قياس ، قم بقياس المسافة بين قمم الطيف المجاورة على الشاشة.
- احسب ترتيب الطيف باستخدام الصيغة التالية: ترتيب الطيف = المسافة بين الحد الأقصى المجاور / عرض حد الشبكة.
وبالتالي ، من خلال قياس المسافة بين الحدود القصوى المجاورة للطيف ومعرفة عرض السكتة الدماغية الشبكية ، من الممكن تحديد ترتيب الطيف الناتج عن شبكة حيود تبلغ 500 ضربة.
طرق لقياس أوامر الطيف
هناك عدة طرق لتحديد أعلى ترتيب للطيف الناتج عن شبكة حيود من 500 ضربة. دعونا ننظر إلى بعض منهم:
الملاحظة البصرية:
واحدة من أبسط الطرق هي الملاحظة البصرية للطيف. عند إضاءة الشبكة ، يتم ملاحظة العديد من الصور لمصدر الضوء الأصلي. من خلال حساب الصور الساطعة المرئية ، يمكن تحديد أكبر ترتيب للطيف.
قياس الزوايا:
إن استخدام أدوات القياس العالمية ، مثل مقياس الزوايا ، يجعل من الممكن قياس الانحرافات الزاوية للصور الطيفية الساطعة من بقعة الضوء الأصلية. بعد القياسات المتكررة ، يمكن تحديد الزاوية القصوى ، وبالتالي ، أكبر ترتيب للطيف.
باستخدام النمذجة الرياضية:
هناك برامج متخصصة لنمذجة وحساب خصائص الطيف التي تم إنشاؤها بواسطة مقضب الحيود. عن طريق إدخال المعلمات الشبكية المناسبة (عدد السكتات الدماغية ، الطول الموجي ، إلخ.) في البرنامج ، يمكنك الحصول على معلومات حول الحد الأقصى لترتيب الطيف.
كل طريقة من هذه الطرق لها مزاياها وقيودها ، ويعتمد اختيار الطريقة على الظروف التجريبية المحددة والأدوات المتاحة.
| الطريقة | المزايا | القيود |
|---|---|---|
| الملاحظة البصرية |
|
|
| قياس الزوايا |
|
|
| النمذجة الرياضية |
|
|
كيفية تحديد عدد السكتات الدماغية على الشبكة?
لتحديد عدد السكتات الدماغية على الشبكة ، يمكن استخدام عدة طرق:
الطريقة المرئية: أولا ، تحتاج إلى فحص الشبكة بعناية وملاحظة الكثير من السكتات الدماغية المتوازية المتطابقة التي تتكرر على طول الشبكة بالكامل. يمكنك بعد ذلك استخدام مسطرة أو مجهر لقياس المسافة بين ضربتين متجاورتين. بعد ذلك ، لتحديد عدد السكتات الدماغية على الشبكة بأكملها ، تحتاج إلى قياس طول الشبكة بأكملها وتقسيمها على الطول المقاس لضربة واحدة.
الطريقة البصرية: هناك طريقة أخرى لتحديد عدد السكتات الدماغية على الشبكة وهي استخدام حيود الضوء. إذا تم تمرير أشعة الضوء المتوازية عبر الشبكة ، فيمكن رؤية العديد من صور الحيود على الشاشة أو الحائط. كقاعدة عامة ، الصورة الأكثر سطوعا هي الحد الأقصى الصفري (الرئيسي). تتوافق الحدود القصوى المتبقية مع طيف الثاني والثالث وما إلى ذلك. أوامر. عدد الأطياف (ماكسيما) يتوافق مع عدد السكتات الدماغية على الشبكة.
طريقة قياس التداخل: يمكن أيضا استخدام مقياس التداخل لتحديد عدد السكتات الدماغية على الشبكة. مع التكوين الصحيح لمقياس التداخل وتراكب اثنين من أنماط الحيود ، يمكن ملاحظة التداخل بينهما. من خلال تغيير عرض الفتحات ، من الممكن تحقيق الاختفاء الكامل لنمط التداخل. من خلال عدد الحركات المطلوبة لتحقيق الاختفاء الكامل للتداخل ، من الممكن تحديد عدد السكتات الدماغية على الشبكة.
يعتمد اختيار طريقة تحديد عدد السكتات الدماغية على الشبكة على توفر بعض المعدات وتفضيلات الباحث. في أي حال ، ستكون النتيجة العدد الدقيق للسكتات الدماغية على الشبكة ، والتي يمكن استخدامها لمزيد من البحث والحسابات.
طرق العثور على عدد السكتات الدماغية
هناك عدة طرق لتحديد عدد السكتات الدماغية على صريف الحيود. في هذه المقالة ، سننظر في اثنين منهم: طريقة العد وطريقة التداخل.
طريقة الفوترة
جوهر هذه الطريقة هو حساب بسيط للسكتات الدماغية المرئية على الشبكة باستخدام مجهر أو جهاز بصري آخر. لتحقيق دقة النتيجة ، يجب عليك اختيار جهاز بصري قوي بما فيه الكفاية مع دقة جيدة.
طريقة التداخل
تعتمد هذه الطريقة على ظاهرة تداخل الضوء. لتطبيقه ، فإن إحداثيات الحد الأقصى للتداخل المتكون عندما يمر الضوء عبر الشبكة ضرورية. باستخدام صيغة نمط التداخل ، من الممكن تحديد عدد ضربات الشبكة.
يمكن أيضا استخدام أدوات بصرية إضافية مثل مقياس التداخل أو مطياف لهذه الطريقة.
عند اختيار طريقة لتحديد عدد ضربات الشبكة ، من الضروري مراعاة دقة القياس المطلوبة وتوافر المعدات البصرية وعوامل أخرى. بالإضافة إلى ذلك ، يجب ألا يغيب عن البال أن نتائج الطرق المختلفة قد تختلف قليلا ، لذلك يوصى بإجراء عدة قياسات ومتوسط القيم التي تم الحصول عليها.
كيف يمكنني العثور على أكبر ترتيب من الطيف?
مقضب الحيود هو جهاز يتكون من مجموعة من السكتات الدماغية المتوازية التي تكون متباعدة في فاصل زمني ثابت. عندما يضرب شعاع متوازي من الضوء الشبكة ، يحدث الحيود ، وينقسم الإشعاع إلى عدة حزم تسمى المكونات الطيفية.
لتحديد أكبر ترتيب للطيف الذي تم إنشاؤه بواسطة صريف الحيود ، يمكنك استخدام الصيغة التالية:
| الصيغة: | م = = د·الخطيئة sin |
| أين: | م هو رقم الطلب من الطيف |
| wavelength هو الطول الموجي للضوء | |
| د هو الفاصل الزمني بين السكتات الدماغية شعرية | |
| is هي زاوية الحيود |
للعثور على أكبر ترتيب للطيف ، تحتاج إلى تعيين القيمة القصوى م بحيث تكون قيمة م m أقل من أو يساوي الطول الموجي للضوء ، والقيمة التالية م+1 greater أكبر بالفعل من الطول الموجي للضوء. وبالتالي ، فإن أكبر ترتيب من الطيف سيكون مساويا ل م.
لتحديد الطول الموجي للضوء ، يمكنك استخدام طرق بصرية معروفة ، مثل التداخل أو تشتت الضوء.
سؤال وجواب
كيفية تحديد أكبر ترتيب من الطيف?
يمكن تحديد أكبر ترتيب للطيف من خلال معرفة عدد السكتات الدماغية على صريف الحيود. للقيام بذلك ، استخدم الصيغة: ن = 2د الخطيئة (θ) ، أين ن هو عدد السكتات الدماغية ، د هي المسافة بين السكتات الدماغية ، و is هي الزاوية بين الشعاع والعادي للشبكة. باستبدال القيم المعروفة في هذه الصيغة ، من الممكن تحديد أكبر ترتيب للطيف.
كم عدد السكتات الدماغية لا تحتوي على حيود صريف?
يحتوي صريف الحيود على 500 ضربة. يحدد عدد السكتات الدماغية الدقة الطيفية للشبكة والخصائص البصرية التي تمتلكها.
ما هي العوامل التي تؤثر على ترتيب الطيف الناتج عن صريف الحيود?
يعتمد ترتيب الطيف الناتج عن صريف الحيود على زاوية حدوث شعاع الضوء على الشبكة ، والطول الموجي للضوء وعدد السكتات الدماغية على الشبكة. كلما زاد عدد السكتات الدماغية على الشبكة ، زاد ترتيب الطيف الذي يمكن ملاحظته.
ما هي الصيغة التي يمكن استخدامها لتحديد أكبر ترتيب من الطيف?
لتحديد أكبر ترتيب من الطيف ، يمكننا استخدام الصيغة ن = 2د الخطيئة (θ) ، أين ن هو أكبر ترتيب من الطيف ، د هي المسافة بين السكتات الدماغية على الحيود مقضب ، و is هي الزاوية بين الشعاع والعادي إلى مقضب. باستبدال القيم المعروفة في هذه الصيغة ، من الممكن تحديد أكبر ترتيب للطيف تم إنشاؤه بواسطة شبكة من 500 ضربة.