Дифракція світла

ДИФРАКЦІЄЮ називається сукупність явищ, які спостерігаються під час поширення світла в середовищах з різкими неоднорідностями і полягають у відхиленні світла від закону прямолінійного поширення світла.

Частинним випадком дифракції є огинання світловими хвилями перешкод і проникнення світла в область геометричної тіні.

Дифракція спостерігається, якщо розміри перешкод сумірні з довжиною хвилі світла. Дифракцію поділяють на два види: дифракцію Френеля, або сферичних хвиль, і дифракцію Фраунгофера, або плоских хвиль. Якщо джерело світла розміщено на такій відстані від перешкоди, що радіус хвильової поверхні можна вважати нескінченно великим, а точка спостереження міститься у фокусі лінзи, говорять про дифракцію Фраунгофера. У протилежному випадку спостерігається дифракція Френеля.

Принцип Гюйгенса-Френеля

Теорію дифракції світла на початку ХІХ сторіччя створив Френель. Ця теорія грунтується на принципі Гюйгенса, який доповнено твердженнями, що приймаються без доведення. У такому вигляді ця теорія називається принципом Гюйгенса-Френеля.

Розглянемо головні засади цього принципу:

1. Нехай джерело S₀ збуджує світлові хвилі. Його можна замінити замкненою поверхнею S, яка охоплює S₀. Малі частини цієї поверхні є вторинними фіктивними джерелами світла. (Це принцип Гюйгенса: Кожна точка простору, до якого дійшла хвильова поверхня, сама становиться джерелом вторинних хвиль) 2. Ці вторинні джерела є когерентними між собою. Тому за межами замкненої поверхні S хвилі виникають у результаті інтерференції всіх вторинних хвиль. Зручно як поверхню S брати хвильову поверхню, яка відповідає джерелу S₀ у деякий момент часу t. Тоді всі вторинні джерела виконують коливання в одній фазі.

3. Потужності вторинного випромінювання рівних між собою за площею частин поверхні S однакові.

4 Кожне вторинне джерело випромінює світло в напрямі зовнішньої нормалі до хвильової поверхні в цій точці. Амплітуда вторинної сферичної хвилі за збільшенням відстані r від хвильової поверхні зменшується за законом .

5. Амплітуда вторинних хвиль зменшується зі збільшенням кута (а між нормаллю і напрямом промінювання. Таким чином, вторинні джерела не випромінюють усередину поверхні S.

6. Якщо частину поверхні S перекрито непрозорим екраном, вторинні хвилі випромінюються тільки відкритими частинами поверхні S. Випромінювання цих частин не залежить від властивостей екрана.

Інтерференція, у свою чергу, - це збільшення або зменшення амплітуди результуючої світлової хвилі, яка утворилася при накладанні вторинних фіктивних хвиль.

Френель, розвинувши цей принцип, запропонував простий графічний метод визначення амплітуди результуючої світлової хвилі, який назиється методом зон Френеля.