Підручник з Природничих наук. 1 частина. 10 клас. Гільберг - Нова програма

Цей підручник можна завантажити у PDF форматі на сайті тут.

ЧИ ЗАВЖДИ БУВАЄ ТІНЬ?

Ознайомимося ще з одним хвильовим явищем — дифракцією. Дифракція — явище огинання хвилями перешкод.

Легко спостерігати дифракцію хвиль, які поширюються на поверхні води. Перешкоди порушують прямолінійність переміщення фронту хвилі. Якщо перешкода велика (порівняно з довжиною хвилі), то за нею хвиль немає (мал. 6.21, а), якщо розмір перешкоди малий — хвилі заходять за її краї (мал. 6.21, б), дуже малу перешкоду хвилі огинають так, ніби її немає — фронт хвилі не змінюється (мал. 6.21, в). Вигинання фронту хвилі можна спостерігати і в разі проходження її крізь отвір.

Мал. 6.21. Дифракція хвиль на поверхні води

Спостерігати дифракцію світла не так легко. Усім відомо, що світлові промені поширюються прямолінійно й за будь-якою перешкодою виникає область тіні. Тривалий час уважали, що світлові промені завжди поширюються прямолінійно.

Проте явище дифракції притаманне й світлу. За певних умов можна підібрати такі розміри та положення, наприклад, кульки, що на екрані за кулькою замість геометричної тіні буде світла пляма (мал. 6.22).

Мал. 6.22. Дифракція світла: а — у разі, коли розміри перешкоди набагато більші за довжину світлової хвилі, — спостерігається темна тінь від перешкоди; б — якщо ж розміри перешкоди дуже малі або відстань від джерела дуже велика — то в центрі тіні спостерігається освітлена ділянка; це означає, що світло огинає перешкоду

Отже, дифракцію спостерігають тоді, коли відстань від перешкоди до місця спостереження в багато разів більша за розмір перешкоди. Дифракцію спостерігають й у випадку, коли лінійні розміри перешкод, на які падає хвиля (або розмір отворів, крізь які хвиля проходить), порівнянні з довжиною хвилі.

Хвилі, що огинають перешкоду, є когерентними. Це пояснюють тим, що в результаті огинання перешкоди її краї стають «джерелами» вторинних когерентних хвиль (так само, як і краї отвору) які, поширюючись, утворюють інтерференційну картину. На малюнку 6.23 зображено випадки дифракції жовтого світла.

Мал. 6.23. Приклади дифракції світла

Щоб дифракційна картина була більш вираженою, світло пропускають не крізь одну чи дві, а крізь кілька паралельних щілин.

Дифракцію досить легко спостерігати в природних умовах. Наприклад, якщо подивитися на джерело світла (лампу, свічку) крізь прозору тканину, або, примруживши очі, подивитися на яскраве джерело світла, то можна побачити веселку (мал. 6.24, а). Але найліпше спостерігати дифракцію на оптичному диску (мал. 6.24, б).

Мал. 6.24. Дифракційні явища навколо нас

Є метод дослідження структури речовини, в основі якого лежить явище дифракції рентгенівського випромінювання на тривимірних кристалічних ґратках — рентгеноструктурний аналіз. Для дослідження атомної структури застосовують випромінювання з довжиною хвилі порядку розмірів атомів. Метод дає змогу визначати атомну структуру речовини, що включає просторову групу елементарної комірки, її розміри та форму, а також визначити групу симетрії кристалу. За допомогою методу можна досліджувати метали та їхні сплави, мінерали, неорганічні й органічні сполуки, полімери, аморфні матеріали, рідини та гази, молекули білків, нуклеїнових кислот тощо. Найлегшим і найуспішнішим є застосовування методу для встановлення атомної структури кристалічних тіл, які вже мають строгу періодичність будови, тобто фактично створеними природою дифракційними ґратками для рентгенівських променів. Для решти речовин кристал потрібно створити, що є важливою та складною частиною процедури проведення рентгеноструктурного аналізу, проте й дотепер через простоту й відносну дешевизну він залишається одним з найпоширеніших методів визначення структури речовини.



Підтримати сайт і наші Збройні Сили можна за посиланням на Buy Me a Coffee.