6-дәріс. Жарық дифракциясы. Гюйгенс-Френель принципі. Френель зоналары. Зоналық пластинкалар. Жарықтың кішкене дөңгелек саңылаудан және дискіден өткендегі дифракциясы
Жарықтың кішкене дөңгелек саңылаудан және дискіден өткендегі дифракциясы
жүктеу/скачать 355 Kb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- Френель дифракциясы
- Жарықтың кішкене дөңгелек саңылаудан өткенде дифракцияға ұшырауы
- Дискідегі дифракция
| Жарықтың кішкене дөңгелек саңылаудан және дискіден өткендегі дифракциясы
Жарық көзінен және бақылау нүктесінен (экраннан) жарықтың таралу жолында орналасқан бөгетке дейінгі арақашықтыққа байланысты дифракцияны екі түрге бөледі. Бірінші түрдің сипаттамасы: егер бөгетке сфералық немесе жазық толқын түссе, ал бөгеттің артында одан түпкі қашықтықта орналасқан экранда дифракция көрінісі бақыланады. Дифракция құбылысының мұндай түрін алғаш Френель зерттеген және ол Френель дифракциясы деп аталады (немесе тоғысатын сәулелердің дифракциясы). Дифракцияның бұл түрін қарастыру үшін Френельдің гипотезасын пайдаланайық: экранмен жабылған толқындық шептің бөлігі тіпті әсер етпей, ал толқындық шептің жабылмаған бөліктері экран жоқ кезіндегі сияқты әсер етеді. Бұл жуықтау егер саңылаудың өлшемдері толқынның ұзындығынан едәуір үлкен болса ғана мүмкін. Себебі экранның шетіне өте жақын жерде экранның әсері үлкен (арақашықтықтар толқын ұзындығына сәйкес) болады. Жарықтың кішкене дөңгелек саңылаудан өткенде дифракцияға ұшырауы Мысалы, S нүктелік жарық көзінен таралатын монохроматты сфералық толқынды қарастырайық. Оның жолында дөңгелек саңылауы бар экран орналасқан (5 сурет). Дифракциялық кескін S саңылауының центрінен өтетін түзудің бойында жатқан B нүктесінде бақыланады. Экран саңылаудан b қашықтықта орналасқан және оған паралель. Дифракциялық кескіннің түрі саңылау жазықтығындағы толқындық беттің ашық бөліктеріне сыйған Френель зоналарының санына тәуелді. B нүктесіндегі әсер ететін Френель зоналар сандарының жұп немесе тақ болуы саңылау өлшемі мен толқынның ұзындығына байланысты. 5-сурет B нүктесінде барлық зоналар қоздырған қорытқы амплитудасы A=A1/2 Am/2 , (1) Мұндағы қосу таңбасы тақ m-ге , ал алу – жұп m- ге сәйкес. және Am=(Am-1+Am+1)/2 ескерілді Егер саңылаудың ауданына сыйған Френель зоналардың саны тақ болса, B нүктесінде максимум, ал егер жұп болса, минимум бақыланады. Тесікке бір ғана зона сиятын болса, онда B нүктеде интенсивтілік максималь болады. Шынында, берілген жағдайда қорытқы тербелістің амплитудасы A=A1, яғни саңылаулы мөлдір емес экран болмаған жағдайдан 2 есе артық. Егер тесікке екі зона ғана сыйса, онда B нүктедегі интенсивтілік өте әлсіз болады. Экранның осьтен тыс бөліктерінде қорытқы тербелістердің амплитудасын есептеу күрделірек (сәйкес Френель зоналары мөлдір емес экранмен бөліктеп жабылады). Бірақ дифракцияға ұшырайтын саңылаудың симметриясына байланысты B нүктесіндегі дифракциялық кескін жарық және қара центрлес сақиналар жүйесінің түрі ретінде бақыланады және де m жұп болған кезде центрде қара, ал m тақ болған кезде жарық сақина болады. B нүктеден қашықтаған сайын максимумдардың интенсивтілігі кемиді. Саңылау монохроматикалық емес ақ сәулемен жарықталатын болса сақиналар боялады. Саңылауға сиятын Френельдің зоналар саны саңылаудың диаметріне байланысты. Саңылаудың диаметрі үлкен болғанда Am< Дискідегі дифракция S нүктелік жарық көзінен таралатын монохроматты сфералық толқынды қарастырайық. Оның жолында дөңгелек, мөлдір емес диск орналасқан. Дифракциялық кескін S пен дисктің центрінен өтетін түзудің бойында жатқан Э экранның B нүктесінде бақыланады. Берілген жағдайда дискпен жабылған толқындық беттің бөлігін қарастырмаймыз, 6 - суретте көрсеткендей ашық Френель зоналары дисктің шетінен бастап құрылады. 6-сурет Барлық ашық Френель зоналары қоздырған қорытқы тербелістің амплитудасын B нүктесіндегі бірінші ашық зона қоздырған амплитуданың жартысына тең деп аламыз. Сондықтан B нүктесінде бірінші ашық Френель зонасының әсерінің жартысына сәйкесті әрқашанда максимум бақыланады ( жарық дағы Пуассон дағы деп аталады). Максимумды жарық немесе қара сақиналар қоршап тұрады. Максимумдардың интенсивтілігі B нүктесінен қашықтаған сайын кеми береді. Егер дискке ақ сәуле түсетін болса, онда центрлік ақ дақты центрлес түрлі түсті сақиналар қоршап тұрады. Дисктің диаметрін үлкейткенде, B нүктесінен бірінші ашық Френель зонасы алыстайды және зона бетіне түсірген нормаль мен B нүктесіне бағыты арасындағы m бұрышы артады (3.7 суретке қараңыз). Сондықтан Пуассон дағының жарқырауы дисктің өлшемдерін үлкейткенде кемиді. Дисктің өлшемі үлкен болғанда, оның артында көлеңке бақыланады. Көлеңке шекарасы маңайында әлсіз дифракция кескіні бақыланады. Әдебиеттер: Полатбеков П.П. Оптика. Алматы, Мектеп, 1981. Борн М., Вольф Э. Основы оптики. М., Наука, 1973. Годжаев Н.М. Оптика. М.: Высшая школа, 1977. Матвеев А.Н. Оптика. М.: Высшая школа, 1985. Сивухин Д.В. Общая физика. Оптика. М.: Наука.1980. Ландсберг Г.С. Оптика. М., Наука. 1976. Ахметов А.Қ. Физика.Алматы, 2000. Мәженов Н.А.; Тұрмұхамбетова Е.Т. Оптика, Қарағанды, 2002. жүктеу/скачать 355 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|