10. Дифракция Фраунгофера на щели. Условие максимума и минимума.

П усть на щель шириной падает монохроматический свет с длиной волны . Из-за дифракции свет после щели распространяется во всех направлениях. Лучи, которые идут не отклоняясь, собираются линзой в точке D (экран находится в фокальной плоскости линзы). Точка D - главный фокус линзы. Рассмотрим лучи, которые дифрагируют под углом . Они соберутся на экране в некоторой точке B (побочном фокусе линзы). Лучи, дифрагирующие под другими углами, соберутся в других точках на экране. В итоге экран будет освещен во многих местах, на нем будет чередование света и тени. Окажется в точке B минимум или максимум зависит от разности хода поступающих сюда волн. Щель является волновой поверхностью. По принципу Гюйгенса каждая точка ее есть источник вторичных волн. Найдем разность хода волн, приходящих в точку B. Для этого проведем фронт волны BD. Точный расчет показывает, что оптические пути MB и FB одинаковы (геометрически путь FB короче, но здесь толще линза). Поэтому разность хода лучей 1 и 2 равна . Проведем систему плоскостей параллельных MF на расстоянии друг от друга. Разность хода разделиться на участки длиной , а щель на полоски, называемые зонами Френеля.

Площади этих зон одинаковы, поэтому по принципу Гюйгенса-Френеля они испускают волны равной интенсивности. Разность хода между соответствующими точками соседних полосок по построению равна . Поэтому, если в щели укладывается четное число зон Френеля, они попарно друг друга погасят. Тогда в точке B будет наблюдаться минимум, если нечетное, то одна зона окажется непогашенной и в точке B будет максимум.

Число зон Френеля равно . Если это число четное, то мы получаем условие минимума: ,

если нечетное, то условие максимума: .

12.Поляризация света

ЕСТЕСТВЕННЫЙ И ПОЛЯРИЗОВАННЫЙ СВЕТ

Согласно электро-магнитной теории Максвела, световые волны поперечны и происходят перпедикулярно направлению

распространения волны. Из моментального снимка

электро-магнитные волны =>, что колебания

вектора E вдоль волны распространяются в одной

плоскости ZOX. Это плоскость – плоскость

колебаний. Перпендикулярная ей плоскость XOY,

в которой колеблются векторы H, условно называют

плоскостью поляризации. В естественной волне,

испускаемой естественными излучателями, колебания векторов E и H происходят вдоль всех возможных направлений, перпендикулярных направлению распространения волны. Свет, в котором колебания вектора E происходит с одинаковой вероятностью вдоль всех направлений, перпендикулярных направлению распространения, называется естественным. Свет называется частично поляризованным, если векторы E колеблются вдоль всех направлений, но одно направление является преимущественным. Свет называется плоскополяризованным, если колебания вектора E происходит в одном направлении. Т.о. явление поляризации света – процесс выделения световых волн с одинаковой ориентацией вектора Е.

ЯВЛЕНИЕ ПОЛЯРИЗАЦИИ СВЕТА ПРИ ОТРАЖЕНИИ И ПРЕЛОМЛЕНИИ НА ГРАНИЦЕ 2-Х ДИЭЛЕКТРИКОВ

Опыт показывает, что при падении света на границе 2-х

прозрачных сред происходит частичнае поляризация

отраженной волны в плоскость падения луча, => вектор E в

отраженной волне колеблется в плоскости падения.

Преломленная волна при этом частично поляризуется в

плоскости, перпендикулярной плоскости падения. Такие

колебания обозначим стрелочками (см. на рисунке – 3 стрелки). В падающей волне естественного света колебания вектора E всегда можно разложить на 2 взаимно перпендикулярных направления: направлении плоскости падения и перпендикуляром плоскости падения. Если выполняется условие, что tgiБ = n2/n1=n21 (1), то отраженная волна полностью поляризуется в плоскости падения луча, а преломленная волна максимально частично в плоскости, перпендикулярной

плоскости падения, (1) – закон Брюстера. Можно

доказать, что при выполнении (1) отраженные и

преломленные волны параллельны, т.е. γ=π/2;

siniБ/cosiБ=n2/n1; cosiБ+sinr=π/2; γ=π/2.