116. Дифракция. Принцип Гюйгенса-Френеля

Дифра́кция све́та — явление огибания светом преграды или прохождения через узкое отверстие(явление отклонения волн от прямолинейного распространения в среде с резкими неоднородностямиета. Свет отклоняется от прямолинейного распространения при прохождении его через малое отверстие или узкие щели (0,1—1,0 мм). В этом случае лучи света распространяются не только прямо, но и в стороны, отчего вокруг светлого кружка или светлой полосы появляется цветная кайма — дифракционные кольца или полосы Объяснение и приближенный расчет дифракции света можно осуществить, используя принцип Гюйгенса—Френеля. Согласно Гюйгенсу, каждая точка волновой поверхности, ко­торой достигла в данный момент волна, является центром элемен­тарных вторичных волн, их внешняя огибающая будет волновой поверхностью в последующий момент времени (рис. 19.9; S_x и S₂ — волновые поверхности соответственно в моменты t₁ и t₂; t₂ > tj.

Френель дополнил это положение Гюйгенса, введя представ­ление о когерентности вторичных волн и их интерференции. В таком обобщенном виде эти идеи получили название принципа Гюйгенса—Френеля.

Для того чтобы определить результат дифракции в некоторой точке пространства, следует рассчитать, согласно принципу Гюй­генса—Френеля, интерференцию вторичных волн, попавших в эту точку от различных элементов волновой по­верхности. Для волновой поверхности произ­вольной формы такой расчет достаточно сло­жен, но в отдельных случаях (сферическая или плоская волновая поверхность, симметричное расположение точки относительно волновой поверхности и непрозрачной преграды) вычис­ления сравнительно просты. Волновую поверх­ность при этом разбивают на отдельные участ­ки (зоны Френеля), расположенные определен­ным образом, что упрощает математические операции.

117. Интерференционные и дифрационные приборы

Интерференцию света используют в специальных приборах — интерферометрах — для измерения с высокой степенью точнос­ти длин волн, небольших расстояний, показателей преломления веществ и определения качества оптических поверхностей.

интерференционный рефрактометр (интерферо­метр, приспособленный для измерения показателя преломления) способен фиксировать изменения показателя преломления в шес­том знаке после запятой.

Интерференционный рефрактометр применяют, в частности, с санитарно-гигиеническими целями для определения содержания вредных газов.

С использованием интерферометра Майкельсон доказал неза­висимость скорости света от движения Земли, что явилось одним из опытных фактов, способствовавших созданию специальной те­ории относительности.

Сочетание двухлучевого интерферометра и микроскопа, полу­чившее название интерференционного микроскопа, используют в биологии для измерения показателя преломления, концентра­ции сухого вещества и толщины прозрачных микрообъектов.

118..ГОЛОГРАФИЯ И ЕЁ ПРАКТИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ.Голография-метод записи и восстан-ия волнового поля,основанный на интерференции и дифракции волн.Голография позволяет регестрир-ать и воспроиз-ить более полную информ-ию об объекте с учетом амплитуд и фаз волн,рассеянных предметом.Регистрация фазы возможна вследствие интерференции волн.С этой целью на светофиксир-ую поверхность посылают две когерентные волны:опорную,идущую от источника света или зеркал(вспомогат-е устройства),и сигнальную,кот-ая появл-ся при рассеянии части опорной волны предмета и содерж. соответствующую информ-ю о нем.Интерференционную картину,образов-ую сложенем сигнальной и опорной волн и зафиксиров-ую на светочувств-ой пластинке,наз. голограммой.Любой предмет явл.совокуп-тью точек.Голографич-ие изображения объемны,и их зрительное восприятие не отличается от восприятия соответствующих предметов:ясное видение разных точек изображения осуществл-ся посредством аккомодации глаза;при изменении точки зрения измен-ся перспектива,одни детали изображения могут заслонять другие.При восстановлеии изображения можно изменить длину опорной волны.Голограмму используют как метод внутривидения,или интроскопии.Ультразвуковая голография использ-ся в медицине для рассматрив-ия внутренних органов чел-ка с диагностич-ой целью.Медико-биологич-ое прилож-е голографии связано с голографич-им микроскопом.Применение голографии:кино,телевид-е,запомин-ие устройства.