40. Дифракция на круглом отверстии.(это объяснение из учебника)
Сферическая волна, распространяющаяся из точечного источника S, встречает на своем пути экран с круглым отверстием. Дифракционную картину наблюдаем на экране (Э) в точкеМ, лежащей на линии, соединяющейSс центром отверстия (рис.26.3).
Экран параллелен плоскости отверстия и находится от него на расстоянии r. Вид дифракционной картины зависит от числа зон Френеля, укладывающихся в отверстии. Для точкиМ, согласно методу зон Френеля (см. формулы (26.2) и (26.3)), амплитуда результирующего колебания
где знак плюс соответствует нечетным ти минус – четнымт.
Когда отверстие
открывает нечетное число зон Френеля,
то амплитуда (интенсивность) в точке М
будет больше,
чем при свободном распространении
волны, если нечетное, то амплитуда
(интенсивность) будет равна нулю. Если
в отверстии укладывается одна зона
Френеля, то в точке М
амплитуда
,
т.е. вдвое больше, чем в отсутствие
непрозрачного экрана с отверстием
(интенсивность света больше соответственно
в четыре раза). Если в отверстии
укладываются две зоны Френеля, то их
действия в точкеМ
практически
уничтожают друг друга из-за интерференции.
Таким образом, дифракционная картина
от круглого отверстия вблизи точки М
будет иметь
вид чередующихся темных и светлых колец
с центрами в точке М(если
т–
четное, то в центре будет темное кольцо,
если т –
нечетное –
светлое кольцо), причем интенсивность
максимумов убывает с расстоянием от
центра картины.
Если отверстие освещается не монохроматическим, а белым светом, то кольца окрашены.
41. Дифракция Фраунгофера. Дифракционная решетка.
Дифракция Фраунгофера
Рисунок 11
В этом способе на дифракционный объект (отверстие, щель и др) направляют параллельный пучок света (плоскую волну) и дифракционную картину наблюдают на достаточно большом расстоянии, т. е. практически в параллельных лучах (см. рис. 11). Это и есть дифракция Фраунгофера или дифракция в параллельных лучах.
Точечный источник света располагают в фокусе F линзыL1. Из линзы выходит параллельный пучок лучей, на пути которого находится некоторая преградаN с отверстием. Дифрагированные лучи проходят линзуL2 и падают на экран Э, расположенный в фокальной плоскости линзыL2 (на фокусном расстоянииf). Таким образом, в каждую точку экрана падают только те лучи, которые до линзыL2 были параллельны друг другу.
Дифракционная решетка представляет собой совокупность большого числа N одинаковых по ширине и параллельных друг другу щелей, разделенных непрозрачными промежутками, также одинаковыми по ширине
b -ширина щели;
а - ширина непрозрачного участка;
d = a + b -период или постоянная решетки.
Дифракционная решётка- оптический прибор, представляющий собой совокупность большого числа параллельных, равноотстоящих друг от друга штрихов одинаковой формы, нанесённых на плоскую или вогнутую оптическую поверхность. Таким образом, Д. р. представляет собой периодическую структуру: штрихи с определённым и постоянным для данной решётки профилем повторяются через строго одинаковый промежуток d, называется периодом Д. р. (рис.). В Д. р. Происходит дифракция света. Основное свойство Д. р. — способность разлагать падающий на неё пучок света по длинам волн, т. е. в спектр, что используется в спектральных приборах. Если штрихи нанесены на плоскую поверхность, то Д. р. называются плоскими, если на вогнутую (обычно сферическую) поверхность — вогнутыми. Различают отражательные и прозрачные Д. р. У отражательных штрихи наносятся на зеркальную (обычно металлическую) поверхность и наблюдение ведётся в отражённом свете. У прозрачных штрихи наносятся на поверхность прозрачной (обычно стеклянной) пластинки (или вырезаются в виде узких щелей в непрозрачном экране) и наблюдение ведётся в проходящем свете/
Условие минимумов для решетки совпадают с условием дифракции Фраунгофера для одной из щели.
Условие
главных максимумов для Д.Р. имеет вид:
-
угол между первоначальным направлением
света и направлением после прохождения
светом решетки.