38. Дифракция света. Принцип Гюйгенса-Френеля. Метод зон Френеля. Дифракция Френеля на простейших преградах.
38. Дифракция света. Принцип Гюйгенса-Френеля. Метод зон Френеля. Дифракция Френеля на простейших преградах.
Явление дифракции света. Принцип Гюйгенса-Френеля Дифракцией называется огибание волнами препятствий, встречающихся на их пути, или в более широком смысле - любое отклонение распространения волн вблизи препятствий от законов геометрической оптики. Слово дифракция происходит от латинского слова diffractus - преломленный.
Принцип Гюйгенса Каждая точка волновой поверхности является источником вторичных волн, распространяющихся вперед по всем направлениям, в том числе и в область геометрической тени препятствия.
Принцип Гюйгенса-Френеля Световая волна, возбуждаемая каким-либо источником света, может быть представлена как результат суперпозиции когерентных вторичных волн, «излучаемых» фиктивными источниками.
Метод зон Френеля
Волновая поверхность Ф разбивается на зоны так, чтобы расстояния от краев зоны до точки наблюдения Р отличались на l/2:
Р0Р-Р1Р-Р2Р-…= l/2,
тогда колебания в точку Р приходят в противофазе, и амплитуда результирующего колебания:
А = А1 - А2 + А3 - А4 + … ± Аm (1)
Амплитуды колебаний оценим по площадям зон Френеля. Площадь m-й зоны Френеля:
где
- площадь одного сегмента.
Из DS0CD и DРCD:
Площадь m-й зоны Френеля:
не зависит от номера зоны m, следовательно, площади всех зон Френеля одинаковы. Вместе с тем с увеличением m возрастает угол jm между нормалью к поверхности и направлением в точку Р, что приводит к уменьшению интенсивности излучения m-й зоны в данном направлении, т. е. к уменьшению амплитуды Аm по сравнению с амплитудами предыдущих зон. Амплитуда Аk уменьшается также вследствие увеличения расстояния от зоны до точки Р с ростом j. В итоге
Оценка общего числа зон Френеля
т. е. колебания, вызываемые в точке Р полностью открытой сферической волновой поверхностью, имеют такую же амплитуду, как если бы действовала только половина центральной зоны Френеля. Следовательно, свет от источника S0 в точку Р распространяется в пределах очень узкого прямого канала, т. е. прямолинейно. Оценка радиуса луча света
Дифракция Френеля на простейших преградах 1. Круглое отверстие. Пусть волна от источника S0 встречает на пути непрозрачный экран с круглым отверстием ВС. Дифракционный эффект в точке Р экрана зависит от числа зон Френеля, укладывающихся в отверстии:
1 зона: 2 зоны: 3 зоны: m зон:
39. Дифракция Фраунгофера. Дифракционная решетка, ее разрешающая способность Дифракция Фраунгофера на одной щели
Дифракция Фраунгофера наблюдается в том случае, когда источник света и точка наблюдения бесконечно удалены от препятствия, вызывающего дифракцию, либо источник света находится в фокусе собирающей линзы, а дифракционная картина наблюдается в фокальной плоскости собирающей линзы, установленной за препятствием. Свет дифрагирует вправо и влево от щели шириной а. Оптическая разность хода между крайними лучами FC и OE
Разобьем площадь щели на зоны Френеля, ширина каждой зоны дает разность хода l/2, всего по ширине щели уместится
Вследствие дифракции световые лучи отклоняются от прямолинейного распространения на углы φ ( 0 < φ < π /2 ). Результат дифракции в точке Сφ определится числом зон Френеля, укладывающихся в щели для данной точки. Если число зон четное в точке Сφ наблюдаетсяминимум дифракции (они взаимно погашаются), если число зон нечетное
в точке Сφ наблюдается максимум дифракции. Условие дифракционного минимума Условие дифракционного максимума
Интенсивность дифракционных максимумов помере удаления от центра экрана быстро убывает. Распределение интенсивности на экране вследствие дифракции называется дифракционным спектром. Расчеты показывают, что интенсивности центрального и последующих максимумов относятсякак 1: 0, 047: 0, 017: 0, 0083: ... ,
Воспользуйтесь поиском по сайту: ![]() ©2015 - 2025 megalektsii.ru Все авторские права принадлежат авторам лекционных материалов. Обратная связь с нами...
|