Дифракция волн. Дифракция Френеля и дифракция Фраунгофера

Дифракция — совокупность всех явлений, сопровождающих распространение волн в неоднородной среде. В простейшем случае — это огибание волнами непрозрачных препятствий и проникновение их в область геометрической тени (рис. 7.1).

Рис. 7.1. Дифракция света от края экрана

Явление дифракции присуще волнам любой природы: электромагнитным, звуковым, волнам на поверхности жидкости и другим.

В дальнейшем речь будет идти о дифракции световых волн.

Рассмотрим дифракцию на круглом отверстии в непрозрачном экране (рис. 7.2):

Рис. 7.2

Здесь свет от точечного источника S освещает экран, пройдя сквозь круглое отверстие в непрозрачной преграде.

Как показывает опыт, на экране наблюдения появляется не просто изображение отверстия, отвечающее законам геометрической оптики, а сложная дифракционная картина. Изображение на экране будет меняться с изменением расстояний a и b и радиуса отверстия r₀. Особый интерес представляют (как будет показано ниже) два вида дифракции:

1. Дифракция в параллельных лучах (дифракция Фраунгофера). Этот вид дифракции возникает, когда источник и экран наблюдения достаточно удалены от преграды. Это «удаление» источника и экрана в бесконечность легко обеспечить с помощью двух собирающих линз (рис. 7.3).

Рис. 7.3

2. Дифракция в «сходящихся - расходящихся» пучках света. Этот вид дифракции получил название «дифракция Френеля» (рис. 7.2).