38. Дифракция света. Принцип Гюйгенса-Френеля. Дифракция Френеля.

Дифракцией называется явление огибания цветовыми волнами препятствий и проникновений их в область геометрической тени. Между интерференцией и дифракцией нету существенных физических различий. Оба явления заключаются в перераспределении результирующей интенсивности в результате суперпозиции вторичных волн. По историческим причинам перераспределение интенсивности, возникающих в результате суперпозиции малого числа волн называется интерференцией, а при суперпозиции множества волн-дифракцией. Дифра́кцияво́лн (огибание препятствия волнами) — явление, которое проявляет себя как отклонение от законов геометрической оптики при распространении волн. Она представляет собой универсальное волновое явление и характеризуется одними и теми же законами при наблюдении волновых полей разной природы.Принцип Гюйгенса — Френеля — Каждый элемент волнового фронта можно рассматривать, как центр вторичного возмущения, порождающего вторичные сферические волны, а результирующее световое поле в каждой точке пространства будет определяться интерференцией этих волн.

Дифра́кцияФрене́ля — дифракционная картина, которая наблюдается на небольшом расстоянии от препятствия, по условиям, когда основной вклад в интерференционную картину дают границы экрана.На рисунке схематично изображён (слева) непрозрачный экран с круглым отверстием (апертура), слева от которого расположенисточник света. Изображение фиксируется на другом экране - справа. Вследствие дифракции свет, проходящий через отверстие, расходится, поэтому область, которая была затемнена по законам геометрической оптики, будет частично освещённой. В области, которая при прямолинейном распространении света была бы освещённой, наблюдаются колебания интенсивности освещения в виде концентрических колец.Дифракционная картина для дифракции Френеля зависит от расстояния между экранами и от расположения источников света. Её можно рассчитать, считая, что каждая точка на границе апертуры излучает сферическую волну по принципу Гюйгенса. В точке наблюдения (занимаемое вторым экраном) волны или усиливают друг друга, или гасятся в зависимости от разности хода.

Дифракция Френеля:

39. Дифракция Фраунгофера на щели. Дифракционная решетка. Дифракция рентгеновских лучей. Формула Вульфа-Брэгга.

Дифракция Фраунгофера(дифракция в || пучках) наблюдается, если источник света и экран расположены настолько далеко, что падающие и дифрагирующие пучки можно считать параллельными. В лабораторных условиях такое можно осуществлять, если на пути падающего и дифрагирующих пучков расположены линзы, причём в фокусе 1-ой линзы помещается точный источник света, а в фокусе 2-ой экран наблюдения.

Пусть дифракционные лучи идут к наблюдателю под углом по отношению к направлению падающего пучка света. Разобьём ширину щели на такие зоны Шустера чтобы разность хода волн от краёв соседних зон отличающих на .В этом случае в щели уложится зон. Поскольку разность хода , зав. от угла , то и число зон, которое уложится в число зон зав. от угла ⇒ результирующая интенсивность так же зависит от числа зон. Если на щели уложится чётное число зон, то они взаимно скомпенсируют друг друга и результирующая интенсивность окажется = 0. Углы соответствующие минимуму освещённости будут определятся по формуле (условие мин. при дифракции на щели ).

Если в щели уложится не чётное число зон , то в данном направлении будет наблюдаться мах. : (условие мах.при дифракции на щели).

Дифракционная решётка.Систему || щелей один. Ширины в разделённых непрозрачными промежутками одинаковой шириныа наз. дифракционной решёткой.

(постоянная или период дифракц ионной решётки)l-длина решётки,n-числоштри - число штрихов на единицу длины.

Пусть на дифрак. решётку нормально падает параллел. пучок света. Каждая щель в направлении определяемое выражением создаёт мин.,т.е. 0,⇒ и вся решётка в целом так же создаёт в этом направлении мин.,⇒ -условие главных мин. при дифракции на решётке.

Вторичные пучки посылаемые главной щелью будут когерентными. Из рис. видно что разность хода лучей идущих от соседних щелей: (условие главного мах)

В результате интерференция вторичных пучков происходит дополнительно перераспределение интенсивно по сравнению с дифракцией на 1 щели. В результате между соседними главными мах. возникает дополн. мин. ,и дополн. мах. малой интенсивности , где -число щелей дифр. решётки. Дополн. мин определяется: , -1,2,3,…. ,….., Если взять полный ряз чисел, то формула дифр. решётки: .

Спектральные харак-и дифр. решётки:1.Угловая дисперсия , средняя угловая дисперсия 2.Линейная дисперсия , , -фокусное расстояние линзы 3.Разрешающая способность решётки , , , - ф-ла Релея.

Дифракция рентгеновских лучей. Условие Вульфа-Брэггов.

Ренген при излучении катодных лучей обнаружил неизвестное излучение обладающее большой проникающей способностью, которое наз. х-лучами, а позже рентгеновскими. Установлено, что рентгеновское излучение – это электромагнитное излучение в интервале . Условие простр. Когерентности размеры препятствия должны быть сравнимы с длиной излучения,⇒ для дифракции рентгеновских лучей необходимо иметь дифракционную решётку в 1000 раз меньше, чем в дифракционном свете. Такой решёткой явл. кристаллическое тело, у которого межплоскостное расстояние: . Впервые дифракцию рентгеновских лучей на кристаллических телах наблюдал англ. физик Лауэ, а более детально изучил Вульф и Брэгги.

Из рис.⇒разность хода дифрагирующих рентгеновских лучей равна: (условие Вульфа-Брэггов). Если известно и угол скольжения , то можно определить период решётки и параметр элементарной ячейки. Данный процесс исследования структуры в-ва наз. рентгеновазовым или рентгеноструктурным анализом. Если же известен период в-ва анода и измерить угол скольжения , то можно определить длину волны неизвестного излучения. Данный метод наз. спектральным анализом.