6.Дифракция света. Принцип Гюйгенса-Френеля.

Дифракцией света называется явление отклонения света от прямолинейного направления распространения при прохождении вблизи препятствий. 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.

Каждая точка волнового фронта является источником вторичных волн, причем все вторичные источники когерентны. В этом и заключается принцип Гюйгенса — Френеля.

7.Метод зон Френеля.

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.

8.Дифракция Френеля на круглом отверстии.

Поставим между точечным источником   и точкой наблюдения   непрозрачный экран с круглым отверстием.

Согласно Френелю, действие такого препятствия сходится к тому, что экран как-бы устраняет часть волнового фронта.

Будем предпологать, кроме того, что размеры отверстия можно менять, что дает возможность открывать любое число зон Френеля.

Если открыть первую зону Френеля, то амплитуда и интенсивность света в той же точке будут  .

При удалении от центра   интенсивность будет монотонно убывать. При расширении отверстия в точку   начнут проходить вторичные волны. Их интерференция с ранее пришедшими волнами вызовет уменьшение интенсивности в той же точке. Когда отверстие откроет две первые зоны Френеля, то их действия в точке   практически полностью уничтожат друг-друга из-за интерференции. В точке   получиться темный кружок , окруженный светлым кольцом

При нечетном количестве открытых зон центр дифракционных колец светлый, при четном темный

9.Дифракция Френеля на круглом диске.

Пусть диск закрывает m первых зон  Френеля. Тогда амплитуда результирующего колебания в т. Р

следовательно, в т. Р наблюдается интерференционный максимум (светлое пятно). Если сместиться по экрану в т. Р’, то закроется часть (m+1)-й зоны, но откроется часть (m+2)-й зоны. Следовательно, в т. Р’ будет минимум (темное кольцо). При смещении в т. Р” перекроется часть (m+2)-й зоны и одновременно откроется часть (m+3)-й зоны, следовательно, в т. Р" будет максимум. Таким образом, дифракционная картина на круглом диске имеет вид чередующихся светлых и темных концентрических колец. В центре картины всегда помещается светлое пятно.