Гюйгенс-Френель принципі

 

Дифракция деп жарықтың түзу сызықты тараудан ауытқу құбылысын айтамыз. Дифракция құбылысы тек жарықта ғана емес, басқа да толқындық процестерге тән құбылыс. Дифракция құбылысы Гюйгенс принципі бойынша түсіндіріледі – жарықтың тек таралу бағытын анықтауға болады. Френель Гюйгенс принципін қайталама толқындардың когеренттілігі және олардың интерференциясымен толықтырды. Гюйгенс-Френель принципі бойынша толқындық беттің алдыңғы жағындағы әр нүктедегі тербелістерді табу үшін, сол нүктеге толқындық беттің барлық элементтерінен келген тербелістерді тауып, олардың амплитудалары мен фазаларын ескере отырып, оларды өзара графиктік тәсілмен қосу керек.

Кез келген М нүктесіндегі жарық толқынның амплитудасын қарастырайық, бір ортадан S көзінен таралған. Гюйгенс-Френель принципі бойынша толқындық бетті бірнеше дөңгелек зоналарға бөлеміз.

	1- сурет - Френель белдеулері

Ол үшін Ф бетке бірнеше сфера сызамыз, сонда көршілес сфералар радиустарының бір-бірінен айырмасы жарты толқын ұзындығына тең, яғни  ге тең болады (1-сурет). Онда 1,2,…m зоналардың тербеліс амплитудасын  қылы белгілейік  , сонында қорытқы тербеліс амплитудасы мынаған тең болады: 

Зонаның нөмірі артқанда тербеліс амплитудасы кемиді, сонда  ші зоналардан келген толқындар қоздырған тербелістердің  амплитудасы, оған көршілес зоналардан келген толқындар қоздырған тербелістердің амплитудаларының қосындысының жартысына тең:

 

(1.13)

Онда М нүктесіндегі қорытқы амплитуда мынаған тең болады:

 

 

Барлық Френель зоналардың аудандары   тең, мұндағы a-қиық ұзындығы,  Ф сфераның радиусы, b-  қиық ұзындығы.

m-ші Френель зонасының сыртқы радиусы  .

 

Осындай жолмен бір ортада жарықтың түзусызықты таралуын Гюйгенс-Френель принципі түсіндіреді.

 

 

Тоғысатын сәулелер дифракциясы

Егер жарық дифракцияланатын бөгет жарық көзі мен бақылау нүктесіне жақын болса, онда бұлардың біреуінен онша алыс болмаса, сондағы байқалатын жарық дифракциясы Френель дефракциясы немесе тоғысатын сәулелер дифракциясы деп аталады.

	2- сурет - Френель дифракциясы

Дөңгелек тесіктен өткен дифракция. S жарық көзінен таралып жатқан сфералық толқын, таралу жолында кішкене тесігі бар экран кездеседі (2-сурет). Байқалатын дифракция тесіктегі Френель зоналарының санына байланысты. Э экранының В нүктесіндегі жарық амплитудасы   болсын, мұндағы «плюс» белгісі тесікті ашатын Френель зоналарының m тақ сандары үшін, ал «минус» белгісі m жұп сандары үшін.

Дифракциялық бейне қара және ақ сақиналардың кезектескен және центірі В нүктесі түрінде болады (m – тақ сан болса, онда центрлік сақина қара түсті болады, ал m – жұп сан болса, онда ақ түсті).

Дискідегі дифракция. S нүктесінен таралған сфералық толқын таралу жолында диск кездеседі. Егер диск Френель зоналарының бірінші m жауып тұрса, онда Э экранының В нүктесіндегі тербелу амплитудасы:

 

 

В нүктесінде әрқашан интерференциондық максимум байқалады(жарық дақ), ол бірінші ашылған Френель зоналарының жарты әрекеттеріне сәйкес келеді. Центрлік максимум қара және ақ сақиналармен қоршалған.