63. Дифракция света. Принцип Гюйгенса-Френеля.

Дифракцией называют огибание волнами препятствий, встречающихся на их пути. Явление дифракции объясняется с помощью принципа Гюйгенса, согласно которому: каждая точка, до которой доходит волна, служит центром вторичных волн, а огибающая этих волн задает положение волнового фронта в следующий момент времени. Пусть плоская волна падает нормально на отверстие в непрозрачном экране (рис.17.1). Рис. 17.1. Построив огибающую вторичных волн для некоторого момента времени, можно заметить, что фронт волны заходит в область геометрической тени, т.е. волна огибает края отверстия. Принцип Гюйгенса решает лишь задачу о направлении распространения волнового фронта, но не затрагивает вопроса об амплитуде, а, следовательно, и об интенсивности волн, распространяющихся по разным направлениям. Френель вложил в принцип Гюйгенса физический смысл, дополнив его идеей интерференции вторичных волн. Согласно принципу Гюйгенса – Френеля, световая волна, возбуждаемая каким либо источником S, может быть представлена как результат суперпозиции когерентных вторичных волн, “излучаемых” фиктивными источниками. Такими источниками могут быть бесконечно малые элементы любой замкнутой поверхности, охватывающей источник S. Обычно в качестве такой поверхности выбирают одну из волновых поверхностей, поэтому все фиктивные источники действуют синфазно. То есть волны, распространяющиеся от источника, являются результатом интерференции всех когерентных вторичных волн. Расчет интерференции вторичных волн сложен. Рассмотрим некоторые упрощенные случаи.

66. Двойное Лучепреломление.

Рис.18.5. Все прозрачные кристаллы, кроме оптически изотропных, обладают способностью двойного лучепреломления. Это явление впервые открыто Э. Бартолином (1625-1698г.)

Если на кристалл перпендикулярно к нему направить узкий пучок света, то из кристалла выйдет два пространственно разделенных луча (рис.18. 5). Первый луч получил название обыкновенного, а второй – необыкновенного.

Оптической осью кристалла называется направление в оптически анизотропном кристалле, по которому луч света распространяется, не испытывая двойного лучепреломления. Прямая, проходящая параллельно этому направлению, является оптической осью кристалла.

В зависимости от типа симметрии кристаллы бывают одноосные и двухосные. Вышедшие из кристалла лучи плоскополяризованы во взаимно перпендикулярных направлениях.

Плоскость, проходящая через направление луча света и оптическую ось кристалла, называется главной плоскостью (или главным сечением) кристалла.

Колебания светового вектора в обыкновенном луче происходят перпендикулярно главной плоскости, в необыкновенном – в главной плоскости. Неодинаковое преломление обыкновенного и необыкновенного лучей указывает на различие для них показателей преломления. Обыкновенный луч подчиняется закону преломления, а для необыкновенного луча этот закон не выполняется.

Обыкновенные лучи распространяются в кристалле по всем направлениям с одинаковой скоростью , а необыкновенные – с разной скоростью (в зависимости от угла между вектором и оптической осью). Для распространяющегося вдоль оптической оси луча соблюдаются равенства: , , т.е. вдоль оптической оси существует только одна скорость распространения света.