6 Дифракция . Принцип Гюйгенса-Фринеля . Метод зон Фринеля.

Дифракция - это совокупность явлений наблюдающихся при распространении света в средах с резкими неоднородностями, причем размеры этих неоднородностей должны быть сравнимы с длиной волны.

В зависимости от фронта волны существует два вида дифракции: Фраунгофера - она наблюдается на плоских поверхностях и удаленных источниках. Френеля - на сферических поверхностях.

Явление дифракции было объяснено в сер. 19 в. Френелем, который в принцип Гюйгенса внес одно слово, что вторичные волны когерентны.

Принцип Гюйгенса -Френеля:

a) каждая точка до которой доходит волновое движение, служит центром вторичных волн;

b) огибающая этих вторичных волн дает положение фронта волны в следующий момент времени;

c) результирующая волна является суммой вторичных волн, которые складываются в соответствии с законом интерференции.

Метод зон Френеля.

Пусть имеется источник S, который является точечным.

В какое-то время фронт волны – сфера. Разобьем поверхность волнового фронта таким образом, чтобы расстояние от края соседней зоны изменялось на . Амплитуда результирующих колебаний в точке Р равна

Величина зависит от площади i-ой зоны и угла между внешней нормалью к поверхности зоны в какой-либо ее точке и прямой, направленной из этой точки в точку Р. Если площадь всех зон одинакова, то амплитуда волны, испускаемой каждой точкой, тоже одинакова, но в т. Р волна от каждой соседней зоны приходит с убывающей амплитудой. Амплитуды образуют арифметическую прогрессию, члены которой убывают:

Знаки ‘+’ и ‘-’ потому что рядом находящиеся зоны находятся в противофазе. В световой волне действие всего бесконечного сферического волнового фронта эквивалентно действию половины волны первой зоны Френеля. Отсюда следует закон прямолинейного распространения света.

7 Дифракция Фринеля на круглом отверстии в диске.

Дифракция-отклонение света от прямолинейного направления распространения при прохождении вблизи препятствий, если только оно не может быть объяснено как отражение или преломление.

Дифракция Френеля на круглом отверстии

Дифракция Френеля-дифракция сферических волн, осуществляемая в том случае, когда дифракционная картина наблюдается на конечном расстоянии от препятствия, вызвавшего дифракцию.

В т.Р интенсивность будет макс, если число зон Френеля попадающее в отверстие нечетное, в т.Р интенсивность-миним, если число зон четное

Если диаметр отверстия велик, т.е. в данном случае дифракция не наблюдается.

Дифракция на круглом диске.

Т.е. в центре картины наблюдается интерференц. макс, который называется пятном Пуасона. Оно окружено светлыми и темными дифракционными кольцами.

8 Дифракция Фраунгофера в одной щели.

Дифракция Фраунгофера на одной щели наблюдается в том случае, когда источник света и точки наблюдения бесконечно удалены от препятствия, вызвавшего дифракцию.

Параллельный пучок лучей обычно создается, помещая точечный источник света в фокусе собирающей линзы. За препятствием ставят собирающую линзу и в некоторых точках фокальной плоскости будет наблюдаться размытое из-за дифракции изображение.

Открытую часть волновой пов-ти в плоскости щели разбивают на зоны Фринеля в виде узких полосок одинаковой ширины. Ширина каждой зоны выбирается так, что разность хода от краев этих зон была =

△=asin ; =k-число зон Фринеля, укладывающихся в одной щели.

1. k-четн.- минимум: △=k ;asin -условие мин дифракции на одной щели.

2. k-нечетн.-макс.: △=k –усл.макс.

9 Дифракционна решётка.

Совокупность монохроматических компонент в излучении называется спектром. Дифр. решетка-это спектральный прибор, предназначенный для разложения излучения в спектр. Дифр. решеткой называется совокупность одинаковых дифр. элементов, находящихся на одинаковом расстоянии друг от друга. Пусть на дифракционную решетку, состоящую из N-щелей, нормально падает плоская монохром. волна.Суммарнаядифракц. картина есть результат взаимной интерференции дифрагированных лучей, идущих от всех щелей, т.е. в дифракционной решетке осуществляется многолучевая интерференция. Положения мин и макс в дифр.спектре:

1. dsin -усл.главн.макс дифр.решетки, 2. asin -усл.главн.мин.дифр.решетки, 3. dsin усл.дополн.мин(их N-1)