|
|||||||||||||||
АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция |
Теоретические введенияДифракция света – явление, наблюдаемое при распространении света в среде вблизи непрозрачных тел сквозь малые отверстия и связанное с отклонениями от законов геометрической оптики. Дифракция приводит к огибанию световыми волнами препятствий и проникновению света в область геометрической тени. Дифракция легко наблюдается, если размеры преграды, например, щели, через которую проходит свет, соизмеримы с длиной волны в пределах нескольких порядков. Дифракцию объясняет принцип Гюйгенса – именно вторичные волны огибают препятствия на пути распространения первичных волн. Френель дополнил принцип Гюйгенса представлением о когерентности вторичных волн и их интерференции. Явление интерференции свидетельствует о том, что свет – волна. Интерференцией световых волн называется сложение двух или более когерентных волн, вследствие которого наблюдается усиление или ослабление результирующих световых колебаний в различных точках пространства. Когерентностью называется согласованное протекание во времени и пространстве нескольких колебательных или волновых процессов. В простейшем случае когерентными являются волны одинаковой длины, между которыми существует постоянная разность фаз. Все источники света, кроме лазера, некогерентны. Монохроматическое излучение (греч. mono – один и chroma (родительный падеж chromatos) – цвет) – электромагнитное излучение, обладающее очень малым разбросом частот, в идеале – одной длиной волны. Монохроматическое излучение формируется в системах, в которых существует только один разрешённый электронный переход из возбуждённого в основное состояние. На практике используют несколько способов получения монохромного излучения: призматические системы для выделения потока излучения с заданной степенью монохроматичности; системы на основе дифракционной решетки; лазеры, излучение которых не только высокомонохроматично, но и когерентно; газоразрядные лампы и другие источники света, в которых происходит преимущественно один электронный переход (например, натриевая лампа, в излучении которой преобладает наиболее яркая линия D или ртутная лампа). Монохроматические волны – неограниченные в пространстве волны одной определенной и постоянной частоты – являются когерентными. Для получения монохроматического излучения используются оптические квантовые генераторы (ОКГ) – источники света, работающие на основе эффекта вынужденного излучения в активной среде с инверсной населённостью энергетических уровней. ОКГ, работающие в оптическом диапазоне, называются лазерами. ОКГ, работающие в диапазоне ультракоротких волн, называются мазерами. Существует несколько типов лазеров: твёрдотельные, газовые, полупроводниковые и жидкостные (в основу такого деления положен тип активной среды). Лазеры также классифицируются по методу накачки: оптические, тепловые, химические, электроионизационные и др. Различают непрерывный и импульсный режимы генерации лазера. Лазер как источник света качественно отличается от обычных, нелазерных источников. Для излучения лазера характерны: а) острая направленность, очень малое угловое расхождение в пучке; б) большая яркость (большая плотность потока энергии); в) временная и пространственная когерентность; г) строгая монохроматичность; Лазер излучает узкий, малорасходящийся световой пучок. В случае теплового источника узкий пучок можно получить с помощью экрана с малым отверстием. Однако яркость лазера значительно больше, чем у обычного нелазерного источника света Согласно принципу Гюйгенса-Френеля, световая волна, возбуждаемая каким-либо источником S, может быть представлена как результат суперпозиции (сложения) когерентных вторичных волн, излучаемых вторичными (фиктивными) источниками – бесконечно малыми элементами любой замкнутой поверхности, охватывающей источник S. В зависимости от схемы наблюдения дифракционные явления условно разделяют на дифракцию Френеля (рис. 1.1.) и дифракцию Фраунгофера (рис. 1.2.).
Зоны Френеля
Согласно принципу Гюйгенса-Френеля, заменим действие источника S действием воображаемых источников, расположенных на вспомогательной поверхности Ф, являющейся поверхностью фронта волны, идущей из S (поверхность сферы с центром S). Разобьем волновую поверхность Ф на кольцевые зоны такого размера, чтобы расстояния от краев зоны до M отличались на λ/2. Тогда, обозначив амплитуды колебаний от 1-й, 2-й, … m-й зон через A1, A2, … Am (при этом A1 > A2 > A3 >…), получим амплитуду результирующего колебания: A = A1 – A2 + A3 – A4 +… При таком разбиении волновой поверхности на зоны оказывается, что амплитуда колебания Am от некоторой m-й зоны Френеля равна среднему арифметическому от амплитуд примыкающих к ней зон . Тогда результирующая амплитуда в точке M будет: , (1.1) так как при m>>1 A1>>Am. Таким образом, амплитуда результирующих колебаний в произвольной точке М определяется действием только половины от амплитуды центральной зоны Френеля. Площади всех зон Френеля: , где a – длина отрезка SP0, являющегося радиусом сферы Ф, b – длина отрезка P0M. Радиус внешней границы m-й зоны Френеля: . Поиск по сайту: |
Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Студалл.Орг (0.009 сек.) |