02.10.06. Дифракция света.
Дифракция света- явление огибания световыми волнами препятствий, размер которых соизмерим с размерами световой волны и явление проникания в полость геометрической тени.
Совокупность явлений, связанных с распространением света в среде с резко выраженными оптическими неоднородностями
Отклонение световых лучей от прямолинейного распространения.
Все явления, связанные с дифракцией, следуют из уравнений Максвелла и волновых уравнений.
Принцип Гюйгенса (трактат от 1690 г.):
1. Каждая точка волнового фронта может рассматриваться как источник вторичных волн, распространяющихся со скоростью света в данной среде.
2. Огибающая вторичных волн определяет положение нового волнового фронта.
Однородная среда
Плоский фронт Сферический фронт
Неоднородная
прозрачная среда
Рефракция
Луч света в неоднородной среде отклоняется в сторону оптически более плотной среды.
Проникновение в область геометрической тени.
Закон отражения и преломления света.
-
волновой фронт
Френель (1816 г.)
Этот принцип получил название принципа Гюйгенса-Френеля.
Метод зон Френеля:
Волновой фронт разбивается на зоны таким образом, что излучения двух соседних зон, достигающее точки наблюдения гасят друг друга.
Эти зоны называются зонами Френеля.
-
результирующая амплитуда колебаний
вторичных волн от
-й
зоны Френеля.
Расчет
радиуса
-й
зоны Френеля
.
Дифракция Френеля на круглом отверстии.
Условие
минимума
-
чётное число.
Условие
максимума
-
нечётное число.
Дифракция хорошо наблюдается при малом числе зон Френеля.
Зонные пластинки.
1). Амплитудная зонная пластина (перекрываем все чётные зоны).
(усиление
в
раз для
)
2). Фазовая пластина.
Сдвигаем
фазу всех четных зон на
.
(усиление
в
раз)
Дифракция на непрозрачном диске.
05.10.06.
Дифракция Фраунгофера (дифракция в параллельных лучах).
Дифракция Фраунгофера- наблюдается дифракционное изображение точечного источника.
Дифракция Френеля- наблюдается дифракционное изображение препятствий.
Прямоугольная щель:
-
ширина щели
-
угол дифракции
1).
Если
-
четное
в
-
минимум интенсивности.
2).
Если
-
нечетное
в
-
максимум интенсивности (светит одна
зона).
1-й
минимум:
Строгое решение.
,
где
-
разность хода.
-
число волн.
,
Для круглого отверстия.
-
диаметр отверстия.
Дифракционная решетка.
-
число штрихов.
-
период решетки.
-
ширина отдельной щели.
Условие главных максимумов.
-
дифракции нет.
Дифракция на пространственной решетке.
Метод
Лауэ
м,
м
Рентгеновское
излучение:
Дифракция на пространственной решетке возникает только при определенных углах падения.
Условие Вульфа-Брэгга.
Рентгено-структурный анализ.
1). Метод вращающегося монокристалла.
2). Метод поликристаллического образца.
09.10.06.
Геометрические аберрации Дифракция
Разрешение телескопа
-
угловой предел разрешения телескопа
-
радиус кружка Эйри.
-
разрешающая способность.
Критерий разрешения Рэлея.
Две точки могут наблюдаться как раздельные точки, если максимум дифракционного изображения одной из них совпадает с первым нулём дифракционного изображения другой. (Критерий справедлив для точек одинаковой интенсивности).
Для
глаза человека:
мм
мкм
(угловая
минута).
м
(расстояние наилучшего зрения).
мм.
Разрешение микроскопа.
,
,
где
-
показатель преломления среды между
объективом и объектом.
Рентгеновская микроскопия, электронная микроскопия.
Иммерсионные
объективы
Разрешение спектральных приборов.
-
порядок дифракционного максимума.
-
предел разрешения по длинам волн.
-
спектральная
разрешающая способность.
По критерию Влея:
П
орядок
При дифракции на решетке
,
где
-
общее число штрихов
,
где
-
общее число штрихов
Голография.
Голография- метод, основанный на интерференции и дифракции когерентного излучения.
Фотография- распределение света и тени по плоскости.
Стереофотография- комбинация двух фотографий.
1948 г. Габор (Венгрия).
Первый этап- запись.
З – зеркало О – объект
ФП – фотопластина
Второй этап- восстановление.
Основные свойства голограмм:
Holos (греч.)- весь, полный
Реальная трехмерность.
Часть голограммы сохраняет информацию о всем объекте.