Вопрос 7: Дифракция света на отверстии Фраунгофера (в параллельных лучах).

Рассматривали дифракцию сферических или плоских волн, изучая дифракционную картину в точке наблюдения, лежащей на конечном расстоянии от препятствия. Именно этот круг вопросов был исследован Френелем, и поэтому дифракционные явления такого рода называют обычно дифракцией Френеля. Фраунгофер (1821—1822 гг.) наводил трубу на отдаленный источник света и наблюдал изображение его вблизи фокальной плоскости трубы через ее окуляр. Тип дифракции, при котором рассматривается дифракционная картина, образованная параллельными лучами, получил название дифракции Фраунгофера.. Пусть волна падает нормально к плоскости щели (рис. 18). Разобьем площадь щели на ряд узких параллельных полосок равной ширины. Каждая из этих полосок может рассматриваться как источник волн, причем фазы всех этих волн одинаковы, т.к. при нормальном падении плоскость щели совпадает с фронтом волны; кроме того, и амплитуды этих элементарных волн будут одинаковы, ибо выбранные элементы имеют равные площади и одинаково наклонены к направлению наблюдения. Графически результат сложения амплитуд для любой точки экрана можно представить векторными диаграммами рис. 19. Диаграмма рис. 19.а соответствует совпадению направления наблюдения и первоначального направления волны (φ = 0), при котором элементарные волны не приобретают никакой разности фаз. Результирующая амплитуда s = А_о. Диаграмма рис. 19.б соответствует направлению, при котором крайние элементы волнового фронта в пределах щели дают разность фаз, равную π, т. е. разность хода, равную λ/2. Это направление соответствует условию ED = bsinφ = λ/2, где b – ширина щели FE. Результирующая амплитуда выражается вектором s = 2А₀/π, т.к. s равно диаметру полуокружности, длина которой равна А_о. Диаграмма рис. 19.в соответствует разности хода лучей от крайних элементов волнового фронта, равной λ, т. е. соответствует направлению, определяемому условием bsinφ = λ (2λ, 3λ, 4λ и т.д.). Результирующая амплитуда равна нулю, т. е. минимумы, соответствуют направлениям bsinφ = mλ , где m – целое число.