Дифракция световых волн.
Ньютон: свет - поток корпускул.
Гюйгенс, Френель: свет – волна.
преграда: круглое отверстие, диск и др.
Объяснить это явление можно с помощью принципа Гюйгенса-Френеля:
каждая точка пространства, до которой дошел фронт волны в данный момент времени, становится источником вторичных волн, огибающая которых дает фронт волны в новый момент времени; вторичные волны – когерентные и при наложении их друг на друга образуют интерференционную картину.
Явление огибания волнами встречающихся препятствий, соизмеряемых с длиной волны, называется дифракцией волн (для световых волн – дифракцией света, при этом происходит отклонение от законов геометрической оптики).
– дифракция Френеля (в ближайшей волновой зоне)
– дифракция Фраунгóфера (в дальней волновой зоне)
5. Дифракция Френеля на круглом отверстии и диске
Для описания дифракции в ближней зоне (дифракция Френеля) Френель предложил метод зон (метод зон Френеля).
Суть метода заключается в следующем.
Фронт волны разбивается на небольшие участки (зоны Френеля), расстояние от краев которых до точки наблюдения отличается на .
bm = b + m , m = 0, 1, 2, … (2-1)
Зоны Френеля выполняют роль источников вторичных волн.
Ввиду малости зон Френеля будем считать амплитуду всех волн, идущих от одной зоны, приблизительно одинаковой и обозначим их как .
Так как в точку наблюдения M света от каждой следующей зоны будет приходиться все меньше и меньше, тогда ряд амплитуд будет представлять собой убывающую прогрессию
Колебания от двух соседних зон будут приходить в точку наблюдения M в противофазе и тогда при наложении друг на друга результирующая амплитуда может быть вычислена:
Если преград нет – полностью открытый фронт волны, тогда: , следовательно .
Размер зон Френеля?
Пренебрегая величинами второго порядка малости , получим
(2-2)
Для оценки тогда
- прямолинейность распространения света!
Если на пути светового луча встречается преграда в виде круглого отверстия, в которое попадает m зон Френеля, тогда из (2-2) имеем:
(2-3)
Круглое отверстие
m – четное m – нечетное
Min max
– открытый фронт:
– круглое отверстие: в 2 раза
в 4 раза
Зонная пластинка
Круглый диск
пятно Пуассона !
Из формулы (2-3) следует, что, например, для плоского фронта волны, когда а → ∞ имеем
Тогда, если , то наблюдается дифракция Френеля;
Если , это соответствует геометрической оптике;
Если , это соответствует дифракции Фраунгофера.
<== предыдущая лекция | | | следующая лекция ==> |
Контакт двух металлов | | | Поляризация световых волн |
Дата добавления: 2016-01-18; просмотров: 1661;