Теоретические основы интерференции света Возникающее при наложении волнодинаковой частоты перераспределение интенсивности колебаний называется интерференцией. Интерференция характерна для волн любой природы: упругих в частности, звуковых, электромагнитных и других. Область, в которой имеет место интерференция, называется полем интерференции. Условием наблюдения интерференции является согласованное излучение источниками электромагнитных волн, при котором разность фаз их колебаний в данной точке пространства не зависит от времени. Такие волны называются когерентными.
2. Дифракция света: щель, решетка. Метод зон Френеля. Формула Вульфа — Брэггов
Дифракцией света называется явление отклонения света от прямолинейного направления распространения при прохождении вблизи препятствий. Как показывает опыт, свет при определенных условиях может заходить в область геометрической тени. Если на пути параллельного светового пучка расположено круглое препятствие (круглый диск, шарик или круглое отверстие в непрозрачном экране), то на экране, расположенном на достаточно большом расстоянии от препятствия, появляется дифракционная картина – система чередующихся светлых и темных колец. Если препятствие имеет линейный характер (щель, нить, край экрана), то на экране возникает система параллельных дифракционных полос.
дифpакция на одной щели. Пусть на узкую щель, пpоделанную в непpозpачном экpане, падает ноpмально к экpану паpаллельный пучок света. Пpоходя щель, свет огибает ее кpая. Это огибание воспpинимается на любых pасстояниях от щели. Мы pассмотpим дифpакцию вдали от экpана, теоpетически - в бесконечности.
Н
а
пpактике для pеализации опыта пpибегают
к помощи зpительной тpубы, котоpая
настpаивается на бесконечность. Схема
опыта изобpажена на pис.
1.12. Коллиматоp
К пpопускает пучок паpаллельных лучей
от источника света А. В тpубу Т под pазными
углами к падающему пучку наблюдают
свет, пpошедший чеpез щель. Если бы
дифpакции не было, то свет пpоходил бы
только в напpавлении падающего пучка.
Однако пpоисходит огибание светом кpаев
щели, и свет наблюдается под углами,
отличными от нуля. Более того, наблюдаются
полосы интеpфеpенции.
Дифракционная решётка — оптический прибор, работающий по принципу дифракции света, представляет собой совокупность большого числа регулярно расположенных штрихов (щелей, выступов), нанесённых на некоторую поверхность. Первое описание явления сделал Джеймс Грегори, который использовал в качестве решётки птичьи перья.
Метод зон Френеля Френель предложил метод разбиения фронта волны на кольцевые зоны, который впоследствии получил название метод зон Френеля.
Пусть от источника света S распространяется монохроматическая сферическая волна, P - точка наблюдения. Через точку O проходит сферическая волновая поверхность. Она симметрична относительно прямой SP.
Разобьем эту поверхность на кольцевые зоны I, II, III и т.д. так, чтобы расстояния от краев зоны до точки P отличались на l/2 - половину длины световой волны. Это разбиение было предложено O. Френелем и зоны называют зонами Френеля.
Возьмем произвольную точку 1 в первой зоне Френеля. В зоне II найдется, в силу правила построения зон, такая соответствующая ей точка, что разность хода лучей, идущих в точку P от точек 1 и 2 будет равна l/2. Вследствие этого колебания от точек 1 и 2 погасят друг друга в точке P.
Из геометрических соображениях следует, что при не очень больших номерах зон их площади примерно одинаковы. Значит каждой точке первой зоны найдется соответствующая ей точка во второй, колебания которых погасят друг друга. Амплитуда результирующего колебания, приходящего в точку P от зоны с номером m, уменьшается с ростом m, т.е.
Условие Вульфа — Брэгга определяет направление максимумов дифракции упруго рассеянного на кристалле рентгеновского излучения. Выведено в 1913 независимо У. Л. Брэггом и Г. В. Вульфом. Имеет вид:
где d — межплоскостное расстояние, θ — угол скольжения (брэгговский угол), n — порядок дифракционного максимума,λ — длина волны.