Максимальная интенсивность убывает с расстояния от центра. Если отверстие освещается белым светом, то кольца окрашены. Число зон Френеля, открываемых отверстием, зависит от его диаметра. Если d велико, то Аm<<А1 и Арез.=А1/2; никакой дифракционной картины не наблюдается, свет распространяется, как и в отсутствии отверстия, прямолинейно.

§26. Дифракция Фраунгофера на одной щели

Дифракция плоских световых волн носит название дифракции Фраунгофера (или дифракция в параллельных лучах).

Ее можно наблюдать, если источник света и точка наблюдения бесконечно удалена от препятствия, вызвавшего дифракцию. Для наблюдения дифракции Фраунгофера необходимо точечный источник света поместить в фокусе собирающей первой линзы, а дифракционную картину исследовать в фокальной плоскости второй собирающей линзы, установленной за препятствием.

Рис. 26.1

Рассмотрим дифракцию Фраунгофера от бесконечно длинной цели (длина щели >> ширины щели).

MN = a ; MF ND = NF = a sinφ

Разобьем ширину щели а на зоны Френеля, имеющие вид полос, параллельных ребру щели. Ширина каждой зоны выбирается так, чтобы разность хода от краев этих зон была λ/2.

В плоскости щели (свет падает на щель) все точки волнового фронта колеблются в одной фазе. От каждой пары соседних зон Френеля амплитуда результирующих колебаний равна нулю. Если число зон Френеля, укладывающихся на ширине щели, четное, т.е.

a sinφ = ± 2m λ 2 (m=1, 2, 3…), то в точке В наблюдается дифракционный минимум (полная

18

темнота). Если число зон Френеля нечетное, т.е.: a sinφ = ± (2m+1) λ2 (m=1, 2, 3…), тогда в

точке В экрана наблюдается дифракционный максимум, который соответствует действию одной нескомпенсированной зоны Френеля. В направлении φ=0 щель действует как одна зона Френеля, в точке В0 – центр дифракционного максимума.

Распределение интенсивности на экране, получаемое вследствие дифракции, называется дифракционным спектром:

J1 : J2 : J3 = 1 : 0,047 : 0,017 : 0,0083.

§27. Дифракция Фраунгофера на дифракционной решетке

Дифракционная решетка (одномерная) – устройство, представляющее систему параллельных щелей, лежащих в одной плоскости и разделенных равными по ширине непрозрачными промежутками.

При рассмотрении дифракции Фраунгофера на щели мы получили, что распределение интенсивности на экране определяется направлением дифрагированных лучей. Значит смещение щели параллельно самой себе влево или вправо не изменяет дифракционной картины.

Если вместо одной щели перейти ко многим (дифракционная решетка), то дифракционные картины, создаваемые каждой щелью в отдельности, будут одинаковы.

Дифракционная картина на решетке определяется как результат взаимной индукции волн, идущих от всех щелей.

В дифракционной решетке осуществляется многолучевая интерференция когерентных дифрагированных пучков света, идущих от всех щелей.

Постоянной (периодом) дифракционной решетки называется величина, равная сумме прозрачного и непрозрачного участков.

Пусть на решетку падает плоская монохроматическая волна нормально к плоскости решетки. Щели находятся друг от друга на одинаковых расстояниях, и разности хода лучей, идущих от двух соседних щелей будут для данного направления φ одинакова:

19