24. Постулаты Френеля

Явления интерференции служат доказательством волновой природы света. Последовательный подход состоит в описании процесса интерференции или (и) дифракции электромагнитных волн (света) на основе сугубо волновых свойств

- принцип Гюйгенса-Френеля; он же позволяет объяснить явление прямолинейного распространения света.

Исходно: Гюйгенс (1690) по аналогии со звуком рассматривал распространение света в эфире. Каждая точка эфира – источник волны.

Ф ренель дополнил принцип Гюйгенса идеей об интерференции вторичных волн.

РИС.32-1

Действие в точке от источника тождественно действию в точке от виртуальных источников .

Постулат Френеля касается выбора виртуальных источников.

Каждую точку поверхности следует рассматривать как источник, амплитуда и фаза которого равны амплитуде и фазе колебания, производимого в точке волной, дошедшей до этой точки из источника .

Все виртуальные источники, следовательно, когерентны. Значит, задача о действии источника в точке эквивалентна задаче об интерференции вторичных волн.

Выбор источников однозначно решается путем задания поверхности - значит, нужно выбрать (назначить) эту поверхность наиболее удобным для расчетов способом.

Поверхность – сфера:

экран

P

S

на экране нуль

РИС.32-2

В соответствии с современными представлениями ближнее поле зависит от материала экрана. Гипотеза Френеля не самоочевидна вблизи краев экрана.

Действие в точке наблюдения определяется тем, сколько зон Френеля закрывает экран.

Способ вычисления:

1. Площади всех зон Френеля одинаковы (при ).

2. Действия соседних зон противоположны: сдвиг фаз на , или на .

3. Чем больше номер зоны, тем меньше эффект, .

Необходимо, чтобы выполнялось условие 3).

Амплитуда волны в точке наблюдения определяется как сумма ряда:

- прямолинейное распространение света.

Зональная пластинка: чтобы увеличить интенсивность в точке наблюдения, нужно закрыть все зоны какой-нибудь одной четности.

Если все открыты, то интенсивность .

Если открыты нечетные, то .

Если открыты четные, то .

Подтверждение – закрывание пучка экраном.

Если никакого препятствия нет, то амплитуда в точке наблюдения .

Экран закрывает первых зон Френеля, и действие в точке наблюдения будет

Во всех случаях, при любом диаметре закрывающего диска, в центре (в точке наблюдения) будет светлое пятно.