Физика для школьников старших классов и поступающих - Яворский Б.М.
ISBN 5-7107-9384-1
Скачать (прямая ссылка):
о
Рентгеновские лучи не преломляются в кристалле, так как значения показателя преломления (IV.4.5.10) всех кристаллов для электромагнитного излучения столь высокой частоты практически равны единице.
474
ГЛ. V.2. ДИФРАКЦИЯ СВЕТА
дифракционных пятен, положение которых определяется условиями Лауэ (п. 1°). Дебаеграммой называется рентгенограмма, получаемая при дифракции пучка монохроматического рентгеновского излучения на поликристаллическом образце (например, на кристаллическом порошке). Она представляет собой систему концентрических дифракционных колец. Радиусы колец г = I tg 2іЗ, где I — расстояние от образца до плоскости рентгенограммы, расположенной перпендикулярно падающему лучу, а углы ¦§ удовлетворяют условию Вульфа— Брэгга (п. 4°).
§ V.2.5. Разрешающая способность оптических приборов
1°. Изображение объекта в любом оптическом приборе (телескопе, микроскопе, фотоаппарате и т. п.) получается с помощью ограниченного пучка света, пропускаемого в прибор так называемой апертурной диафрагмой. Роль такой диафрагмы играет, например, диафрагма фотоаппарата, оправа объектива телескопа и т. д. Уменьшение диаметра апертурной диафрагмы способствует ослаблению различных искажений изображения, обусловленных использованием широких пучков света и называемых геометрическими аберрациями оптической системы. Однако вследствие дифракции света в оптическом приборе изображение светящейся точки имеет вид не точки, а светлого пятна, окруженного системой концентрических интерференционных колец (темных и светлых в случае монохроматического света и радужных в случае белого света). Это явление ограничивает разрешающую способность (разрешающую силу) оптического прибора, т. е. его способность давать раздельные изображения двух близких друг к другу точек объекта.
2°. Согласно критерию Рэлея, изображения двух одинаковых точечных источников света еще можно видеть раздельно, если центральный максимум дифракционной картины от одного источника совпадает с первым минимумом дифракционной картины от другого. Из V.2.3.30 следует, что в соответствии с критерием Рэлея две близкие звезды, наблюдаемые в телескоп в монохроматическом свете с длиной волны X, видны раздельно, если угловое расстояние между ними
Дф > 1,22 X/D,
§ V.2.6. ГОЛОГРАФИЯ
475
где D — диаметр объектива. Величина (Дф)о = 1,22X/D называется угловым пределом разрешения телескопа, а обратная величина 1/(Дф0) — разрешающей силой телескопа. Разрешающая сила телескопа растет пропорционально диаметру его объектива. Условие разрешения для зрительной трубы и фотоаппарата при рассматривании и фотографировании удаленных предметов совпадает с условием разрешения для телескопа.
Угловой предел разрешения глаза определяется дифракцией света на зрачке (Z) ~ 2 мм) и зернистой структурой сетчатки глаза. Он составляет около 1'.
3°. Разрешающая способность микроскопа характеризуется величиной (Д/)о минимального расстояния между двумя точками предмета, видимыми на изображении раздельно. В случае самосветящегося предмета, все точки которого можно считать некогерентными источниками,
О, 61Я0 (M)0=-—,
где Xq — длина волны света в вакууме, A = п sin и — числовая апертура объектива, п — показатель преломления среды, находящейся между предметом и объективом, и — половина угла раствора пучка света, исходящего из точки предмета и попадающего в объектив микроскопа. Для несамосветящихся предметов значение (ДОо зависит от условий освещения. Однако и в этом случае (ДІ)о > /А.
Увеличение разрешающей способности микроскопа можно осуществить либо за счет уменьшения длины волны X0, либо за счет увеличения числовой апертуры А. Первый способ реализуется в ультрафиолетовой микроскопии и в электронной микроскопии, а второй — в иммерсионном микроскопе, в котором пространство между предметом и объективом заполняется прозрачной жидкостью с показателем преломления п > 1.
§ V.2.6. Голография
1°. Голографией называется метод получения объемного изображения предметов, основанный на явлении интерференции волн. В голографии, в отличие от обычного фотографического метода, регистрируются с помощью светочувствитель-
476
ГЛ. V.2. ДИФРАКЦИЯ СВЕТА
ной фотоэмульсии соотношения не только между амплитудами (или их квадратами, т. е. интенсивностями) световых волн, рассеиваемых различными малыми участками поверхности предмета, но также и между фазами этих волн.
Суть голографического метода пояснена на рис. V.2.10. С помощью фотопластинки F (рис. V.2.10, а) фиксируется интерференционная картина, которая возникает при наложении волны
1, рассеянной объектом Q и называемой сигнальной волной, или предметным пучком, и когерентной ей волны 2, имеющей фиксированные значения амплитуды и фазы. Волна 2, называемая опорной волной, или опорным пучком, испускается тем же источником света, который освещает объект, и после отражения от зеркала В падает непосредственно на фотопластинку F. Интерференционная картина, зафиксированная на фотопластинке после ее проявления, называется голограммой объекта Q. Она представляет собой очень мелкий и замысловатый узор из чередующихся интерференционных максимумов и минимумов почернения фотоэмульсии и, в отличие от фотографического изображения объекта, не имеет внешнего сходства с объектом.