2) Дифракция на круглом отверстии.

Сферическая волна, распространяющаяся из точечного источника S, встречает на своем пути экран с круглым отверстием. Дифракционную картину наблюдаем на экране Э в точке В, лежащей на линии, соединяющей S с центром отверстия. Экран параллелен плоскости отверстия и находится от него на расстоянии b. Разобьем открытую часть волновой поверхности Ф на зоны Френеля. Вид дифракционной картины зависит от числа зон Френеля, открываемых отверстием. Амплитуда результирующего колебания, возбуждаемого в точке В всеми зонами

где знак плюс соответствует нечетным m и минус — четным т.

Когда отверстие открывает нечетное число зон Френеля, то амплитуда (интенсивность) в точке В будет больше, чем при свободном распространении волны; если четное, то амплитуда (интенсивность) будет равна нулю. Если отверстие открывает одну зону Френеля, то в точке В амплитуда А=А₁, т. е. вдвое больше, чем в отсутствие непрозрачного экрана с отверстием. Интенсивность света больше соответственно в четыре раза. Если отверстие открывает две зоны Френеля, то их действия в точке В практически уничтожат друг друга из-за интерференции. Таким образом, дифракционная картина от круглого отверстия вблизи точки В будет иметь вид чередующихся темных и светлых колец с центрами в точке В (если т четное, то в центре будет темное кольцо, если m нечетное — то светлое кольцо), причем интенсивность в максимумах убывает с расстоянием от центра картины.

Число зон Френеля, открываемых отверстием, зависит от его диаметра. Если он большой, то А_m<<A₁ и результирующая амплитуда A=A₁/2, т. е. такая же, как и при полностью открытом

волновом фронте. Никакой дифракционной картины не наблюдается, свет распространяется, как и в отсутствие круглого отверстия, прямолинейно.

3)Дифракция на круглом экране(диске):

Сферическая волна, распространяющаяся от точечного источника S, встречает на своем пути диск. Дифракционную картину наблюдаем на экране Э в точке В, лежащей на линии, соединяющей S с центром диска. В данном случае закрытый диском участок волнового фронта надо исключить из рассмотрения и зоны Френеля строить начиная с краев диска. Пусть диск закрывает m первых зон Френеля. Тогда амплитуда результирующего колебания в точке В равна

в точке В всегда наблюдается интерференционный максимум (светлое пятно), соответствующий половине действия первой открытой зоны Френеля. Центральный максимум окружен концентрическими с ним темными и светлыми кольцами, а интенсивность в максимумах убывает с расстоянием от центра картины.

С увеличением радиуса диска первая открытая зона Френеля удаляется от точки В и увеличивается угол _т между нормалью к поверхности этой зоны и направлением на точку В. В результате интенсивность центрального максимума с увеличением размеров диска уменьшается. При больших размерах диска за ним наблюдается тень, вблизи границ которой имеет место весьма слабая дифракционная картина.

Дифракция Фраунгофера от щели:

Дифракция Фраунгофера, имеющая большое практическое значение, наблюдается в том случае, когда источник света и точка наблюдения бесконечно удалены от препятствия, вызвавшего дифракцию. Чтобы этот тип дифракции осуществить, достаточно точечный источник света поместить в фокусе собирающей линзы, а дифракционную картину исследовать в фокальной плоскости второй собирающей линзы, установленной за препятствием.

Дифракционная решетка:

Дифракционная решѐтка — оптический прибор, работающий по принципу дифракции света, представляет собой совокупность большого числа регулярно расположенных штрихов (щелей, выступов), нанесѐнных на некоторую поверхность.

• Отражательные: Штрихи нанесены на зеркальную (металлическую) поверхность, и наблюдение ведется в отражѐнном свете

• Прозрачные: Штрихи нанесены на прозрачную поверхность (или вырезаются в виде щелей на непрозрачном экране), наблюдение ведется в проходящем свете

Фронт световой волны разбивается штрихами решѐтки на отдельные пучки когерентного света. Эти пучки претерпевают дифракцию на штрихах и интерферируют друг с другом. Так как для разных длин волн максимумы интерференции оказываются под разными углами (определяемыми разностью хода интерферирующих лучей), то белый свет раскладывается в спектр.

Разрешающая способность дифракционной решетки. Пусть максимум т-го порядка для длины волны ₂ наблюдается под углом , т. е., согласно, dsin=m₂. При переходе от максимума к соседнему минимуму разность хода меняется на /N, где N — число щелей решетки. Следовательно, минимум ₁, наблюдаемый под углом _min, удовлетворяет условию dsin_min=m₁+₁/N. По критерию Рэлея,  =_min, т. е. m₂=m₁+₁/N или₂/(₂– ₁)=mN. Tax как ₁ и ₂ близки между собой, т. е. ₂–₁= то

(Rдиф.реш = mN)

Таким образом, разрешающая способность дифракционной решетки пропорциональна

порядку m спектра и числу N щелей, т. е. при заданном числе щелей увеличивается при переходе к большим значениям порядка m интерференции. Современные дифракционные решетки обладают довольно высокой разрешающей способностью (до 210⁵).

Кризис классической физики

1.Тепловое излучение. Постоянная Планка

Тепловое излучение тел прямо не свидетельствует о квантовой природе электромагнитного поля. Однако именно объяснение его закономерностей заставило Планка ввести в физику постоянную Планка. Дело в том, что к концу 19в установленные законы термодинамики позволяли утверждать, что энергия в спектре излученного веществом электромагнитного поля, находящегося в равновесии с веществом, не зависит от его состава. Из теории Максвелла известно, что электромагнитное излучение заданной частоты возникает при колебаниях заряженного гармонического осциллятора. Поэтому представлялось возможным для точного расчета заменить вещество бесконечной системой осцилляторов разных частот.

спектральная плотность энергии излучения			возрастала
пропорционально квадрату частоты, что соответствовало эксперименту лишь в областях
	всех температур значения h	6.62*10-34
	2.ФОТОЭФФЕКТ, ТЕОРИЯ ФОТОЭФЕКТА
	Фотоэффект
Фотоэффектом называется испускание электронов с поверхности
металла под действием света.
В 1888 г. Г. Герц обнаружил, что при облучении ультрафиолетовыми
лучами электродов, находящихся под высоким напряжением, разряд
возникает при большем расстоянии между электродами, чем без облучения.

2. Ультрафиолетовые	лучи,	проходящие		через сетчатый
положительный электрод, попадают на отрицательно заряженную цинковую
пластину и выбивают из нее электроны, которые устремляются к сетке,
создавая фототек, регистрируемый чувствительным гальванометром.
	Законы фотоэффекта
Количественные	закономерности	фотоэффекта были
установлены А. Г. Столетовым.

Он использовал вакуумный стеклянный баллон с двумя электродами. Через кварцевое стекло на катод попадает свет (в том числе ультрафиолетовое излучение). С помощью потенциометра можно регулировать напряжение между электродами. Ток в цепи измерялся миллиамперметром.

В результате облучения электроны, выбитые из электрода, могут

достигнуть противоположного электрода и создать некоторый начальный

ток.

При увеличении напряжения, поле разгоняет электроны, и ток

увеличивается, достигая насыщения, при котором все выбитые электроны

достигают анода.

Если приложить обратное напряжение, то электроны тормозятся и ток

уменьшается.

При

так

называемом запирающем

напряжении фототок

прекращается.

Важнейшим

свойством

фотоэффекта

является

его безынерционность,которая не может быть объяснена с точки зрения

волной теории.

Первый закон

Исследуя зависимость силы тока в баллоне от напряжения между электродами при постоянном световом потоке на один из них, он установил первый закон фотоэффекта.

Фототок насыщения пропорционален световому потоку, падающему на металл.

Т.к. сила тока определяется величиной заряда, а световой поток - энергией светового пучка, то можно сказать:

число электронов, выбиваемых за 1 с из вещества, пропорционально интенсивности света, падающего на это вещество.

Второй закон

Изменяя условия освещения на этой же установке, А. Г. Столетов открыл второй закон фотоэффекта: кинетическая энергия фотоэлектронов не

зависит от интенсивности падающего света, а зависит от его частоты.

Из опыта следовало, что если частоту света увеличить, то при неизменном световом потоке запирающее напряжение увеличивается, а, следовательно,увеличивается

и кинетическая энергия фотоэлектронов. Таким

образом,кинетическая энергия фотоэлектронов линейно возрастает с

частотой света.

Третий закон

Заменяя в приборе материал фотокатода, Столетов установил третий закон

фотоэффекта: для каждого вещества существует красная граница

фотоэффекта,

т. е. существует

наименьшая

частота min, при

которой еще возможен фотоэффект.

При < min ни при какой интенсивности волны падающего на фотокатод

света фотоэффект не произойдет.

Т.к.

,

то минимальной

Частоте света соответствует максимальная длина волны.