Жарық дифракциясы. Гюйгенс-Френель принципі

Электромагниттік толқын біртекті ортада таралған кезде толқын фронтының геометриялық пішіні өзгермейді. Егер де толқын мөлдір емес кедергілері бар немесе сыну көрсеткіші шұғыл өзгеретін аймақтары бар біртекті емес мөлдір ортада тарлатын болса, онда толқын фронты бүлінеді, кеңістікте интенсивтіліктің үлестірілуі өзгереді. Толқындардың жолдарында кездесетін кедергілер мен бөгеттерді орап, айналып өту құбылысы дифракция деп аталады. Кең мағынада, дифракция деп жарықтың түзу сызықты жолдан кез-келген ауытқуын немесе бұрылу құбылысы айтылады. Яғни, толқынның түзу сызықты таралуынан, геометриялық оптиканың заңдарынан ауытқуы дифракция деп аталады.

Жарық дифракциясының заңдылықтарын екі негізгі қарапайым принциппен түсіндіруге болады.

· Гюйгенс принципі: Толқын фронтының кез-келген нүктесі екінші толқын көздері болып табылады да, олар біртекті ортада жылдамдықпен таралады.

· Интерференция заңы: Толқын фронтының барлық нүктелері бірдей жиілікте және бірдей фазада тербеледі, когерент жарық көздерінің жиыны болып табылады, когерентті толқындар интерференцияланады, яғни беттеседі.

Бұл принциптер бойынша жарық дифракциясына сан жағынан анализ беруге жеткіліксіз, сондықтан Френель 3–ші болжау айтты: егер толқын фронтының S жазықтығының бір бөліктері жарық өткізбейтін тосқауылмен жабылған болса, онда 2–ші толқындар S жазықтықтықтың ашық беттерімен ғана тарайды.

Оптикада Френель дифракциясы мен Фраунгофер дифракциясы деп шартты түрде екіге бөлінеді. Френель дифракциясы – сфералық толқындар дифракциясы, Фраунгофер дифракциясы – параллель шоқтар немесе жазық толқындар дифракциясы.

Егер жарық көзінің алдына тар саңылауы бар тосқауылды қоятын болсақ, онда тосқауылдың артындағы экранда көлеңкелік интерференциялық max және min-дарды көре аламыз. Мысалы нүктелік жарық көзінің алдына жарық өткізбейтін кішкене дискіні орнататын болсақ, онда дискінің арғы жағында тұрған экранда концентрлі қара-қоңыр және ақ сақиналар пайда болады. Ал дискінің радиусын ұлғайтқан сайын, ақ сақиналадың немесе дақтың интенсивтілігі азая береді.

Дифракциялық тор көмегімен алынған дифракциялық спектр