ДИФРАКЦІЯ СВІТЛА

Якщо на шляху світлової хвилі розташовані непрозорі тіла або екрани з отворами, то за ними утворюється область тіні, котру можна окреслити геометрично, вважаючи, що промені - прямі лінії (рис. 6.6а, б).

Рис. 6.6. Утворення області геометричної тіні а, б та дифракція на краю платівки в.

Більш детальні спостереження свідчать про існування на межі між областями світла і тіні багатьох максимумів і мінімумів. Це означає деякий перерозподіл світлової енергії на цій межі. Інакше кажучи, світлова хвиля потрапляє в область геометричної тіні.

Огинання світловою хвилею границь непрозорих тіл з утворенням інтерференційного перерозподілу енергії по різних напрямках називається дифракцією світла. На рис. 6.6в наведено криву розподілу інтенсивності світла внаслідок дифракції від краю пластинки. Можливість спостереження дифракції залежить від співвідношення між довжиною хвилі та розмірами перешкоди або отвору.

Кут, на який відхиляються промені дифрагуючої хвилі від початкового напрямку, називається кутом дифракції (рис. 6.7). Існує певна закономірність: тобто кут дифракції тим більший, чим менші лінійні розміри перешкоди (отвору) при даній довжині хвилі.

Рис. 8.7. Відхилення променів Рис. 8.8. Пояснення явища

від прямолінійного напрямку дифракції згідно з принципом

при дифракції. Гюйгенса-Френеля.

Явище дифракції можна пояснити, користуючись принципом Гюйгенса-Френеля. Згідно з принципом Гюйгенса кожну точку фронту хвилі можна розглядати як джерело вторинних хвиль (сферичних в однорідному і ізотропному середовищі). Огинаюча цих вторинних хвиль становить фронт хвилі в наступний момент часу. Розгля­немо такий приклад: крізь отвір проходить плоска монохроматична хвиля, енергія якої рівномірно розподілена вздовж фронту (рис. 6.8). У перерізі кожна точка фронту є джерелом елементарної сферичної хвилі. Побудувавши огинаючу цих хвиль в наступний момент часу, перекона­ємося, що фронт потрапляє в область геометричної тіні. Залишається відкритим питання про розподіл енергії вздовж фронту хвилі. Цю задачу можна розв'язати, якщо доповнити принцип Гюйгенса уявленням Френеля. Згідно з принципом Френеля всі точки, до яких доходить фронт хвилі, стають джерелами вторинних елементарних хвиль, які є когерент­ними і можуть, таким чином, інтерферувати.