93. Дифра́кція Фраунго́фера

Дифра́кція Фраунго́фера — дифракційна картина, яка спостерігається на великій віддалі від перешкоди, яку огинає світло, в області, де світлові хвилі можна вважати плоскими.

При дифракції на круглому отворі, дифракційна картина у випадку Фраунгофера залежить від кута між оптичною віссю й напрямком від апертури до точки спостереження.

Випадок дифракції Фраунгофера має велике практичне значення при розв’язанні багатьох задач інструментальної оптики.

З практичної точки зору найцікавішими є дифракційні явища, що спостерігаються при падінні на екран паралельного пучка світла. Через дифракцію пучок втрачає паралельність, оскільки з’являються промені, які поширюються в напрямку, відмінному від початкового. Розподіл його інтенсивності на дуже великій віддалі (гранично – на безмежності) й відповідає випадку дифракції Фраунгофера. Хвиль, які виникають при проходженні падаючої хвилі через отвір, не існує в рамках геометричної оптики.

Практично дифракцію Фраунгофера спостерігають не «на безмежності» (а), на у фокальній площині об’єктива (б) або за допомогою спеціальної зорової труби, налаштованої «на безмежність». Розмір збиральної лінзи повинен бути набагато більшим від розмірів отвору, щоб спостережуваний розподіл інтенсивності був зумовлений саме дифракцією на краях отвору, а не оправою лінзи.

Умови, наближені до умов Фраунгофера, можна реалізувати, розташувавши джерело світла у фокусі лінзи і зібравши світло за допомогою іншої лінзи в деякій точці екрану, розташованого в її фокальній площині. Ця точка є зображенням джерела свічення. Розв’язати задачу дифракції – це значить знайти розподіл освітленості на екрані залежно від розмірів і форми перешкоди, що викликає саму дифракцію.

94.Дифракційна решітка.Формула Вульфа-Бегга

Дифракційна ґратка — оптичний елемент з періодичною структурою, здатний впливати на поширення світлових хвиль так, що енергія хвилі, яка пройшла через ґратку, зосереджується в певних напрямках. Напрямки поширення цих пучків залежать від періоду ґратки та довжини світлових хвиль, тобто дифракційна ґратка працює як дисперсійний елемент. Монохроматичний світловий пучок, що падає на ґратку, теж розділиться на декілька пучків, які поширюються в різних напрямках. Дифракційні ґратки широко застосовуються у монохроматорах і спектрометрах. Найпростіша дифракційна ґратка — тонка скляна пластинка, на поверхні якої нанесено прямолінійні паралельні рівновіддалені штрихи, ширина та відстань між якими сумірні з довжиною хвилі світла. ринцип дії дифракційної ґратки ґрунтується на дифракції світлових хвиль, які взаємодіють із нею, та подальшій інтерференції цих дифрагованих хвиль.

Бреггівська дифракція - явище сильного розсіювання хвиль на періодичній ґратці розсіювачів при певних кутах падіння й довжинах хвиль.

Найпростіший випадок Бреггівської дифракції виникає при розсіюванні світла на дифракційній ґратці. Аналогічне явище спостерігається при розсіюванні рентгенівських променів, електронів, нейтронів тощо на кристалічній ґратці.

Інтенсивні піки розсіювання спостерігаються тоді, коли виконується умова Вульфа-Брегга:

,

де - хвильовий вектор, - вектор оберненої ґратки, тобто, при умові, що розсіяна хвиля збігається за фазою з падаючою.

Для дифракційної ґратки з періодом d цю умову можна переписати у вигляді:

,

де θ - кут падіння, λ -довжина хвилі, n - ціле число, яке називаєтьсяпорядком дифракції. Ця ж формула справедлива для розсіювання хвиль на кристалі кубічної сингонії.