Принцип Гюйгенса-Френеля

Введение

Дифракцией (от лат. diffractus – разломанный) называется любое отклонение распространения волн вблизи препятствий от законов геометрической оптики. Явления д. можно наблюдать, если на пути распространения электромагнитной волны находятся препятствия – непрозрачные тела произвольной формы или, если свет проходит через отверстия в непрозрачных экранах. Благодаря д. волны могут попадать в область геометрической тени. Если бы законы геометрической оптики выполнялись строго, то за экранами находились бы области тени, резко отграниченные от областей, куда свет попадает. Д. приводит к тому, что вместо резкой границы между светом и тенью получается сложная картина распределения интенсивности света. Д. я. тем сильнее выражены, чем меньше размеры экранов и отверстий в них или чем больше длина волны.

Принцип Гюйгенса-Френеля

Явления интерференции света служат доказательством волновой природы световых процессов. Однако окончательная победа волновых представлений была невозможна без истолкования с волновой точки зрения важнейшего и хорошо подтвержденного опытом закона прямолинейного распространения света.

Волновые представления в той форме, в которой их развил Г., не могли дать удовлетворительного ответа на поставленный вопрос. Теорема Гюйгенса (1690 г.): каждый элемент волнового фронта можно рассматривать как центр вторичного возмущения, порождающего вторичные сферические волны, и волновым фронтом в любой последующий момент времени служит огибающая этих вторичных сферических волн (рис. 13 – построение Гюйгенса): - фронт волны в некоторый момент времени ; - фронт волны в момент ( - огибающая малых полусфер радиуса , - скорость света).

Дополнение Френеля: вторичные волны интерферируют между собой. Т. о., огибающая поверхность элементарных волн, введенная Гюйгенсом формально, приобрела физическое содержание как поверхность, где благодаря интерференции элементарных волн результирующая волна имеет заметную интенсивность. Это сочетание построения Гюйгенса с принципом интерференции называется принципом Гюйгенса - Френеля.

Вообразим некоторую произвольную замкнутую поверхность , охватывающую источник волн (рис. 14). Поверхность будем называть вспомогательной. Основная идея принципа Гюйгенса - Френеля состоит в следующем: колебание, создаваемое реальным источником в произвольной точке , может быть представлено как суперпозиция колебаний, которые создавали бы в этой точке фиктивные источники, непрерывно распределенные по поверхности . Принцип Гюйгенса - Френеля позволяет представить первичную волну вне поверхности как суперпозицию вторичных волн, излучаемых точками поверхности . Задача о распространении первичной волны в результате сводится к задаче о суперпозиции вторичных волн.

Поиск по сайту: