Дифракция света

Под дифракцией понимают совокупность явлений, наблюдаемых при распространении света в среде с резкими неоднородностями и связанных с отклонениями от законов геометрической оптики.

Дифракция света проявляется в отклонении световых лучей от прямолинейного распространения на препятствиях, сравнимых с размерами длины волны света . (заход в область геометрической тени). При законы волновой оптики переходят в законы геометрической оптики, потому что - световых волн мало наблюдать дифракцию можно в специальных созданных условиях.

Если расстояние от препятствия до источников света S и до точки наблюдения Р велико, что лучи, идущие в точку Р, практически параллельны, то говорят и дифракции Фраунгофера (или дифракция в параллельных лучах).

Во всех остальных случаях имеем дело с дифракцией Френеля. Качественно поведение любых волн за преградой описывается принципом Гюйгенса.

Если известен фронт волны в момент времени t, то фронт волны в момент времени можно получить как огибающую от вторичных волн, рассматривая каждую точку среды, до которой дошло возбуждение в момент времени t как их источник.

Френель дополнил принцип Гюйгенса представлением об интерференции вторичных волн, что позволило количественно рассчитать амплитуду результирующих волн в любой точке.

Суть принципа Гюйгенса-Френеля состоит в том, что для вычисления амплитуды колебаний в точке Р, порождаемых световой волной реального источника можно этот источник заменить совокупностью вторичных источников, расположенных вдоль волновой поверхности.

1.2.3. Зоны Френеля

Френелем был предложен метод зон Френеля, который позволяет рассчитывать амплитуду простым алгебраическим суммированием.

Этот метод удобен в случаях симметричного распространения световых волн.

Рассмотрим его на примере сферической S волны от точечного источника S. Найдем амплитуду в точке Р. Световые волны симметричны относительно SP.

Суть метода зон Френеля состоит в разбиении волновой поверхности на кольцевые зоны, расстояние от краев соседних зон до Р отличаются на . Следовательно, результирующие колебания, создаваемые каждой из зон в целом, для соседних зон будут отличаться по фазе на p (то есть в противофазе).

Так как площадь зон уменьшается при увеличении m, то амплитуда возбуждается зоной в точке Р с увеличением m убывает.

.

Так как колебания от соседних зон приходят в точку наблюдения P в противофазе, то результирующая амплитуда равна:

Если ее записать как

и положить, что , то

Таким образом, амплитуда, создаваемая сферической волной в точке Р. равна половине амплитуды, создаваемой первой зоной Френеля. Если в экране оставить отверстие под 1 зону Френеля, то амплитуда будет А₁, то есть в 2 раза больше, чем А. Интенсивность будет в 4 раза больше.

Если перекрыть все четные или нечетные зоны Френеля, то интенсивность в точке Р резко возрастает. Такая пластинка называется зонной. Существует фазовая зонная пластинка, которая изменяет фазу, допустим, нечетных зон Френеля, на . Интенсивность изменяется в 4 раза (амплитуда в 2 раза).

Радиус m зоны Френеля равен

Поиск по сайту: