Тема: Дифракція світла. Дифракція Фраунгофера.

План

1 Досліди з дифракції світла.

2 Принцип Гюйгенса-Френеля.

3 Метод зон Френеля.

4 Дифракція Фраунгофера.

Література:

[1] Чолпан П.П. Фізика: Підручник. – К.: Вища шк., 2004. – 567 с.

(§ 12.4 )

[2] За редакцією І.Є. Лопатинського. Зачек І.Р., Кравчук І.М., Романишин Б.М. та ін. Курс фізики:

Навчальний підручник. – Львів: Видавництво «Бескид Біт», 2002 р. – 367 с. (§93 -§94)

1 Геометрична оптика ґрунтується на принципі прямолінійності поширення світла в однорідному середовищі, де немає заломлення, відбивання або інших аналогічних явищ. Крім того, вважалось, що світловий пучок можна розбити на будь-яку кількість нескінченно тонких променів і спостерігати поширення кожного з них окремо.

Найпростіше дістати вузький світловий промінь, якщо взяти досить мале джерело світла S і помістити на деякій відстані від нього непрозорий екран К з невеликим отвором.

З геометричної оптики випливає: чим меншим буде отвір в екрані К, тим меншим буде діаметр світної плями на екрані N або тим вужчим буде світловий промінь. Проте дослід дає зовсім протилежний результат: починаючи з певного розміру отвору, подальше його зменшення спричинює не зменшення світної плями на екрані N а її збільшення. При цьому пляма втрачає свою різкість, стає розпливчастою і освітле5ною нерівномірно, на ній виникає чимало кілець (для круглого отвору).

У загальних рисах явище дифракції полягає у тому, що при проходженні крізь дуже вузькі отвори і біля країв непрозорих екранів світло помітно відхилятиметься від прямолінійного поширення.

2 Дифракцією називається сукупність явищ, що спостерігаються при поширенні світла в середовищі з різними неоднорідностями (поблизу границь непрозорих тіл, через малі отвори) і які пов’язані із зміною напрямку поширення світлових хвиль (порівняно з напрямком, передбаченим геометричною оптикою).

Дифракція, зокрема, приводить до огинання світловими хвилями перешкод і проникнення світла в область геометричної тіні, проникнення через невеликі отвори в екранах, тощо.

Явище дифракції пояснюється за допомогою принципу Гюйгенса, згідно з яким кожна точка, до якої доходить хвиля, служить центром вторинних хвиль, а обвідна цих хвиль дає положення хвильового фронту в наступний момент часу.

Як приклад застосування принципу Гюйгенса розглянемо падіння плоскої хвилі на перешкоду з отвором. Коли хвильовий фронт доходить до перешкоди, то кожна точка отвору стає джерелом вторинних хвиль, а обвідна цих хвиль задає фронт хвилі, що пройшла через отвір. Цей фронт плоский лише в середній частині, а біля границі отвору відбувається загинання хвильового фронту, тобто хвиля проникає в область геометричної тіні, огинаючи краї перешкоди.