Coдержание предыдущей лекции
Интерференция световых волн
Интерференция в тонких пленках. Фазовое сложение волн. Интерферометр Майкельсона.
Дифракция
Явление дифракции.
Составляющие дифракционной картины. Зоны Френеля.
Распределение интенсивности на дифракционной картине. Дифракция Френеля и дифракция Фраунгофера. Дифракция Френеля от простейших преград.
1
Контрольный вопрос
Дифракция Френеля – это дифракция:
а) в ближней зоне, б) в дальней зоне, в) в нулевой зоне, г) в первой зоне.
а) в ближней зоне
2
Coдержание сегодняшней лекции
Дифракция
Дифракция Френеля от простейших преград. Дифракция Фраунгофера от щели.
Интенсивность на дифракционной картине от двух щелей. Разрешение дифракционной картины от протяженной щели и круглого отверстия.
Критерий Рэлея. Дифракционная решетка.
Разрешающая сила дифракционной решетки. Голография.
3
Дифракция Френеля от круглого диска
Геометрическая оптика: на экране центр тени от диска должен быть темным, поскольку источник света
полностью экранируется монетой.
Волновая теория света: светлое пятно в центре тени - результат конструктивной интерференции.
4
Дифракция Френеля от круглого диска
Начало XIX столетия: доклад Огюстена Френеля
на заседании Парижской Академии наук о волновой теории света.
Недоуменное замечание присутствовавшего на этом заседании физика и математика Симеона Дени
Пуассона о предсказании Френелем формировании светлого пятна
в центре дифракционной картины от круглого непрозрачного экрана. Демонстрация экспериментатором Араго
уже через неделю светлого пятна в центре дифракционной картины, названного пятном Пуассона.
Дифракция Френеля от круглого диска
Предположение: диск закрывает m зон Френеля.
Амплитуда световой волны в точке Р:
А A |
A |
A |
... |
Аm 1 |
|
|
Аm 1 |
|
А |
|
Аm 3 |
|
... |
||||||||
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
m 1 |
m 2 |
|
m 3 |
|
|
2 |
|
|
2 |
|
|
m 2 |
2 |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
Аm 1 |
А |
|
Аm 3 |
|
0 |
|
|
|
|
|
А |
Аm 1 |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
m 2 |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
||||||
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Дифракция Френеля от прямолинейного края полуплоскости
Экран
Источник
Непрозрачное
препятствие
Распределение интенсивности дифрагировавшего света вблизи края полуплоскости
7
Дифракция Френеля от щели
Результат суперпозиции распределений интенсивности дифрагировавшего света от двух краев полуплоскости.
Система густо расположенных узких и темных полос на границах геометрической тени.
При большой ширине щели: интенсивность света вне области геометрической тени
практически постоянна.
8
Дифракция Фраунгофера от щели
|
|
|
|
Предположение: |
|
|
|
|
экран находится далеко от щели, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
лучи падают на экран практически |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Щель |
параллельно друг другу. |
|
|
|
||
|
|
|
||
|
|
|
Использование собирательной линзы |
|
|
|
|
||
|
|
|
||
|
|
|
||
|
|
|
||
Падающая |
||||
|
волна |
для фокусировки параллельных |
||
|
|
|
Экран |
лучей на близлежащем экране. |
9
Дифракция Фраунгофера от щели
Дифракционная картина:
•последовательность светлых и темных областей,
•центральный максимум – широкая, интенсивная центральная полоса,
•боковые или вторичные максимумы –
ряд более узких, менее интенсивных дополнительных полос,
• минимумы – ряд промежуточных темных полос.
10