Дифракция

Дифракция света явление непрямолинейного распространения света вблизи преграды (огибание лучом преграды), а получающаяся при этом картина называется дифракционной. Дифракция отчетливо обнаруживается, если размеры препятствий соизмеримы с длиной световой волны (порядка 1 мкм). Дифракция подтверждает волновые свойства света и объясняется на основе принципа Гюйгенса-Френеля. На преградах образуются вторичные источники когерентных световых волн, а вследствие их интерференции – максимумы и минимумы.

Свет от источника S попадает на экран А через отверстие ав в непрозрачном экране В (рис.24).

Рисунок 24.

Из-за когерентности волны 1 и 2, 3 и 4 будут интерферировать. В зависимости от разности хода лучей на экране А в точках с и d возникнут максимумы или минимумы.

Дифракция ограничивает разрешающую способность оптических приборов – способность получать раздельно изображения мелких предметов расположенных близко друг от друга.

За счет дифракции каждый мелкий предмет воспринимается как мелкий диск. Если предметы находятся близко, то их дифракционные изображения перекрываются. При перекрытии менее радиуса дифракционного изображения предметы могут видеться раздельно. Наименьшее расстояние, при котором две точки можно видеть раздельно, называется разрешаемым расстоянием.

Разрешающую способность принято оценивать величиной обратной разрешаемому расстоянию.

Для микроскопа разрешаемое расстояние определяется формулой

,

где λ – длина световой волны, n – показатель преломления среды, u – апертурный угол, и Sin(π/2) – числовая апертура.

Таким образом, разрешение микроскопа не превышает половины длины волны зеленого цвета ≈0,3 мкм, а разрешающая способность ≈ 3*10⁶м^-1=3*10³мм^-1.

Дифракция ограничивает полезное увеличение микроскопа теоретическим значением 2500.