19. Дифракция света. Принцип Гюйгенса-Френеля. Дифракция света на одной щели.

Совокупность явлений, которые обусловлены волновой природой света и наблюдаются при его распространении в среде с резко выраженной неоднородностью (например, при прохождении через отверстия в экранах, вблизи границ непрозрачных тел и т.п.), называется дифракцией света.

Дифракция приводит к огибанию световыми волнами препятствий. Проникновение световых волн в область геометрической тени можно объяснить с помощью принципа Гюйгенса, согласно которому каждая точка, до которой доходит волна, служит центром вторичных волн. Френель вложил физический смысл в принцип Гюйгенса, дополнив его идеей интерференции вторичных волн. Согласно принципу Гюйгенса – Френеля, световая волна, возбуждаемая источником , может быть представлена как результат суперпозиции когерентных вторичных волн, «излучаемых» фиктивными источниками.

Дифракция Фраунгофера наблюдается, когда источник света и точка наблюдения бесконечно удалены от препятствия, вызывающего дифракцию.

1) если число зон Френеля четное, то:

, (m = 1,2,3,...) –

условие дифракционного минимума

2) если число зон Френеля нечетное, то

, (m = 1,2,3,...) –

условие дифракционного максимума

В направлении = 0 щель действует как одна зона Френеля и в этом направлении свет распространяется с наибольшей интенсивностью –центральный дифракционный максимум.

20. Дифракционная решетка.

Одномерная дифракционная решетка – система параллельных щелей равной ширины, лежащих в одной плоскости и разделенных равными по ширине непрозрачными промежутками.

В дифракционной решетке осуществляется многолучевая интерференция когерентных пучков света, идущих от всех щелей.

Если a – ширина каждой щели; b – ширина непрозрачных участков между щелями, то величина d=a+b называется постоянной (периодом) дифракционной решетки.

В общем случае, если дифракционная решетка состоит из N щелей, то:

условие главных максимумов: , (m =0,1,2,3, ..),

условие главных минимумов: , (m =1,2,3,...),

21. Дисперсия, рассеяние и поглощение света.

Дисперсией света называются явления, обусловленные зависимостью показателя преломления вещества от длины волны. Наиболее отчетливо дисперсия света проявляется при прохождении света через призму, изготовленную из какой–либо прозрачной среды. На экране, установленном за призмой, наблюдается радужная полоска, которая называется призматическим (или дисперсионным) спектром.

Величина называется дисперсией вещества, которая показывает быстроту изменения показателя преломления с длиной волны.

Поглощением (абсорбцией) света называется явление потери энергии световой волной, проходящей через вещество, вследствие преобразования энергии волны в другие формы (внутреннюю энергию вещества и в энергию вторичного излучения других направлений и спектрального состава).

В результате поглощения интенсивность при прохождении через вещество уменьшается. Поглощение света в веществе описывается законом Бугера:

,

где I₀ и I – интенсивности плоской монохроматической световой волны на входе и выходе слоя поглощающего вещества толщиной х, – коэффициент поглощения, зависящий от длины волны света, химической природы и состояния вещества и не зависящий от интенсивности света.