Разделы

Рубрики

Страницы

Свежие записи

Дифракция света – это совокупность явлений, заключающиеся в перераспределении светового потока при прохождении световой волны в средах с резкими неоднородностями. В узком смысле дифракция – это огибание волнами препятствие. Присутствие дифракции приводит к нарушению законов геометрии оптики, в частности – законов прямолинейного преломления.

Между дифракцией и интерференцией нет разницы, т. к. оба явления приводят к распределению световой волны. Различают дифракцию Фраунгофера и дифракцию Френеля.

Дифракция Фраунгофера – дифракция параллельных лучей. Наблюдается когда экран или точка наблюдения расположены далеко от препятствия, на котором наблюдается дифракция.

Дифракция Френеля – это дифракция сходящихся лучей. Наблюдается на близком расстоянии от препятствия.

Качественно явление дифракции объясняется принципом Гюйгенса: каждая точка фронта волны становит источником вторичных сферических волн, и фронт новой волны является огибающей этих вторичны волн. Принцип Гюйгенса качественно объяснял дифракцию, но не давал информацию об интенсивности дифрагированной волны в разных направлениях.

Френель дополнил принцип Гюйгенса идеей о когерентности и интерференция этих вторичных волн, что дало вторичным рассчитывать интенсивность волны разных направлений.

Принцип Гюйгенса-Френеля: каждая точка фронта волны становится источником когерентных вторичных сферических волн и новых фронт волны образуется в результате интерференции этих волн.

Метод зон Френеля. Френель показал, что в случаях, отличающихся симметрией волнового фронта или волновой поверхности их можно разбить на особые зоны, соседние из которых действуют противофазе в какой-либо точке пространства заменить алгебраическим сложением амплитуд, создаваемых в этой точке пространства данными законами. Рассмотрим построение для случая сферического фронта или волновой поверхности (такой фронт даёт точечный источник света).

Дифракция света. Принцип Гюйгенса-Френеля. Дифракция Френеля. Метод зон Френеля

Френель предложил разбивать эту поверхность на зоны, расстояние от границ которых до точки наблюдения различаются на λ/2. Соседние зоны действуют в противофазе, т. е. амплитуды, создаваемые ими в точке наблюдения вычитаются. Найдём радиусы QUOTE Дифракция света. Принцип Гюйгенса-Френеля. Дифракция Френеля. Метод зон Френеля Дифракция света. Принцип Гюйгенса-Френеля. Дифракция Френеля. Метод зон Френеля и площади QUOTE Дифракция света. Принцип Гюйгенса-Френеля. Дифракция Френеля. Метод зон Френеля Дифракция света. Принцип Гюйгенса-Френеля. Дифракция Френеля. Метод зон Френеля кольцевых зон Френеля для случая сферической волновой поверхности.

Дифракция света. Принцип Гюйгенса-Френеля. Дифракция Френеля. Метод зон Френеля

Из прямоугольных треугольников получим QUOTE Дифракция света. Принцип Гюйгенса-Френеля. Дифракция Френеля. Метод зон Френеля Дифракция света. Принцип Гюйгенса-Френеля. Дифракция Френеля. Метод зон Френеля Для небольших m — QUOTE Дифракция света. Принцип Гюйгенса-Френеля. Дифракция Френеля. Метод зон Френеля Дифракция света. Принцип Гюйгенса-Френеля. Дифракция Френеля. Метод зон Френеля .

Из геометрии известно, что площадь сферического сегмента QUOTE Дифракция света. Принцип Гюйгенса-Френеля. Дифракция Френеля. Метод зон Френеля Дифракция света. Принцип Гюйгенса-Френеля. Дифракция Френеля. Метод зон Френеля => QUOTE Дифракция света. Принцип Гюйгенса-Френеля. Дифракция Френеля. Метод зон Френеля Дифракция света. Принцип Гюйгенса-Френеля. Дифракция Френеля. Метод зон Френеля , т. е. не зависти от номера m => площади таких зон одинаковы.

Из рисунка QUOTE Дифракция света. Принцип Гюйгенса-Френеля. Дифракция Френеля. Метод зон Френеля Дифракция света. Принцип Гюйгенса-Френеля. Дифракция Френеля. Метод зон Френеля . Несмотря на то, что площадки зон Френеля в данном случае равны, амплитуда, создаваемая в каждой зоне в точке наблюдения уменьшается с ростом m, т. е. QUOTE Дифракция света. Принцип Гюйгенса-Френеля. Дифракция Френеля. Метод зон Френеля Дифракция света. Принцип Гюйгенса-Френеля. Дифракция Френеля. Метод зон Френеля . Это связано с тем, что амплитуда для каждой зоны зависит от угла α между нормалью к этой зоне и направлением от этой зоны в точке наблюдения.

Дифракция света. Принцип Гюйгенса-Френеля. Дифракция Френеля. Метод зон Френеля

Приближенно считают, что A= QUOTE Дифракция света. Принцип Гюйгенса-Френеля. Дифракция Френеля. Метод зон Френеля Дифракция света. Принцип Гюйгенса-Френеля. Дифракция Френеля. Метод зон Френеля , т. к. считается, что амплитуда для какой-нибудь зоны является средней между двумя соседними зонами, т. е. QUOTE Дифракция света. Принцип Гюйгенса-Френеля. Дифракция Френеля. Метод зон Френеля Дифракция света. Принцип Гюйгенса-Френеля. Дифракция Френеля. Метод зон Френеля .

Т. к. QUOTE Дифракция света. Принцип Гюйгенса-Френеля. Дифракция Френеля. Метод зон Френеля Дифракция света. Принцип Гюйгенса-Френеля. Дифракция Френеля. Метод зон Френеля .

Векторная диаграмма зон Френеля. Зонные пластинки. Дифракция Френеля на простейших преградах.

Рассмотрим векторную диаграмму зон Френеля. Она представляет собой спираль, а результирующий вектор А представляет собой вектор, соединяющих начало и конец.

Дифракция света. Принцип Гюйгенса-Френеля. Дифракция Френеля. Метод зон Френеля

Если на пути сферической волны от точечного источника поставить прозрачную преграду, которая закрывала бы любые чётные, либо все нечётные зоны Френеля, то интенсивность в точке наблюдения очень усилилась.

Дифракция света. Принцип Гюйгенса-Френеля. Дифракция Френеля. Метод зон Френеля

Дифракция света. Принцип Гюйгенса-Френеля. Дифракция Френеля. Метод зон Френеля

Такие пластины называются амплитудными зонами пластины. Если же прозрачные пластинки меняют фазу на Пи всех чётных или нечётных зон Френеля, то амплитуда и интенсивность света в точке наблюдения возрастёт в ещё большей степени, т. к. в этом случае

Дифракция света. Принцип Гюйгенса-Френеля. Дифракция Френеля. Метод зон Френеля

Также пластины называются фазовыми знаками пластинки. Зонные пластинки действуют подобно собирающим линзам, т. к. позволяют сформулировать и увеличить интенсивность точки.

Дифракция на круговом отверстии.

Дифракция света. Принцип Гюйгенса-Френеля. Дифракция Френеля. Метод зон Френеля

В центре дифракционной картины (в Р) будет наблюдаться тёмное пятно (минимум I), если в отверстии укладывается чётное число зон Френеля. Максимум наблюдается (светлое пятно), если в отверстии укладывается нечётное число зон.

Пусть n –чётное число, тогда QUOTE Дифракция света. Принцип Гюйгенса-Френеля. Дифракция Френеля. Метод зон Френеля Дифракция света. Принцип Гюйгенса-Френеля. Дифракция Френеля. Метод зон Френеля

Если n=2, то QUOTE Дифракция света. Принцип Гюйгенса-Френеля. Дифракция Френеля. Метод зон Френеля Дифракция света. Принцип Гюйгенса-Френеля. Дифракция Френеля. Метод зон Френеля – мало.

Дифракция света. Принцип Гюйгенса-Френеля. Дифракция Френеля. Метод зон Френеля

Пусть n – нечётное, тогда QUOTE Дифракция света. Принцип Гюйгенса-Френеля. Дифракция Френеля. Метод зон Френеля Дифракция света. Принцип Гюйгенса-Френеля. Дифракция Френеля. Метод зон Френеля .

Если n=2, то QUOTE Дифракция света. Принцип Гюйгенса-Френеля. Дифракция Френеля. Метод зон Френеля Дифракция света. Принцип Гюйгенса-Френеля. Дифракция Френеля. Метод зон Френеля – большое.

Дифракция света. Принцип Гюйгенса-Френеля. Дифракция Френеля. Метод зон Френеля

Дифракция на круговом диске.

Дифракция света. Принцип Гюйгенса-Френеля. Дифракция Френеля. Метод зон Френеля

Особенностью дифракции сферических волн от точечного источника на непрозрачном диске является присутствие в центре геометрической тени светлого пятна (пятна Пуассона).

Амплитуда в данной точке определяется первой открытой зоной Френеля. Пусть m-число зон Френеля, тогда A= QUOTE Дифракция света. Принцип Гюйгенса-Френеля. Дифракция Френеля. Метод зон Френеля Дифракция света. Принцип Гюйгенса-Френеля. Дифракция Френеля. Метод зон Френеля

Дифракция света. Принцип Гюйгенса-Френеля. Дифракция Френеля. Метод зон Френеля

Дифракция от прямолинейного края полуплоскости. Спираль Корню.

Рассмотрим плоскую световую волну, падающую нормально на бесконечную полуплоскость.

Дифракция света. Принцип Гюйгенса-Френеля. Дифракция Френеля. Метод зон Френеля

Разобьём волновую поверхность на зоны в виде бесконечно узких полосок так, чтобы границы зон отличались на одинаковую оптическую разность хода ∆.

Из рисунка QUOTE Дифракция света. Принцип Гюйгенса-Френеля. Дифракция Френеля. Метод зон Френеля Дифракция света. Принцип Гюйгенса-Френеля. Дифракция Френеля. Метод зон Френеля . => площади зон уменьшаются с ростом m как и QUOTE Дифракция света. Принцип Гюйгенса-Френеля. Дифракция Френеля. Метод зон Френеля Дифракция света. Принцип Гюйгенса-Френеля. Дифракция Френеля. Метод зон Френеля . Это значит, что амплитуда вначале изменяется резко, и такому поведению соответствует векторная диаграмма для открытых зон в виде:

Дифракция света. Принцип Гюйгенса-Френеля. Дифракция Френеля. Метод зон Френеля

Для анализа дифракции на полуплоскости используется двойная спираль (Корню).

Дифракция света. Принцип Гюйгенса-Френеля. Дифракция Френеля. Метод зон Френеля

Дифракция света. Принцип Гюйгенса-Френеля. Дифракция Френеля. Метод зон Френеля

Пример использования спирали Корню для нахождения результирующей амплитуды светового вектора А в точке наблюдения P на границе.

Дифракция света. Принцип Гюйгенса-Френеля. Дифракция Френеля. Метод зон Френеля

Зависимость интенсивности вдоль экрана будет иметь вид.

Дифракция света. Принцип Гюйгенса-Френеля. Дифракция Френеля. Метод зон Френеля

Похожие записи :

  • Дифракция Фраунгофера – это дифракция в параллельных лучах, т. е. когда экран далеко от препятствия. Рассмотрим бесконечно узкую щель шириной b, на которую нормально падает пло ...

  • Принцип Гюйгенса-Френеля. Дифракция Френеля. Метод зон Френеля. Дифракция Френеля на простейших преградах (круглом отверстии, крае полуплоскости). Спираль Корню. Дифракция Фра ...

  • Поляризация света может происходить не только при пропускании его через поляризатор, но и при отражении световой волны от границы раздела двух диэлектрических сред. Формулы для ...

  • Изготовленные из одного куска стекла две призмы с малым преломляющим углом д имеют одну общую грань (рис. 121.2). Параллельно этой грани на расстоянии а от нее рас­полагаетсяпр ...

  • Рассмотрим одномерную дифракционную решётку. Она представляет собой систему из периодически расположенных прозрачных и непрозрачных для света областей. Прозрачная область – это ...

Отзывов нет

No comments yet.

RSS-лента комментариев.

К сожалению, по вашему запросу ничего не найдено.