6-дәріс. Жарық дифракциясы. Гюйгенс-Френель принципі. Френель зоналары. Зоналық пластинкалар. Жарықтың кішкене дөңгелек саңылаудан және дискіден өткендегі дифракциясы
жүктеу/скачать 355 Kb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- Френель зоналары. Зоналық пластинкалар
- Френель зоналары
|
6-дәріс. Жарық дифракциясы. Гюйгенс-Френель принципі. Френель зоналары. Зоналық пластинкалар. Жарықтың кішкене дөңгелек саңылаудан және дискіден өткендегі дифракциясы. Жарықтың дифракциясы - бұл мөлдір емес кедергі шетімен тар саңылаудан өткендегі жарықтың толқындық табиғатымен байланысты жарықтың таралуында бақыланатын құбылыстардың жиынтығы. Әдетте жарық дифракциясы деп геометриялық оптика сипаттайтын жарықтың таралу заңдарынан ауытқуды айтады. Дифракция құбылысы толқындық процестерге ортақ, ал жарық үшін ерекшелігі: толқын ұзындығы бөгеттердің (немесе саңылаудың) d өлшемдерінен көп кішілігінде. Дифракцияны бөгеттерден l ара-қашықтықтар едәуір үлкен болғанда ғана бақылауға болады. Дифракцияны Гюйгенс принципінің көмегімен түсіндіруге мүмкіндік бар. Толқын жеткен әрбір нүкте екінші ретті толқындардың көзі қызметін атқарады (біртекті изотропты орталарда олар сфералық болып келеді), ал толқындар саңылаудың шетін орап өтеді, яғни толқындық шеп геометриялық көлеңке облысына енеді. Толқындық шеп – уақыт аралығында тербелістер жеткен нүктелердің геометриялық орны. Тербелістердің фазалары бірдей нүктелердің геометриялық орнын толқындық бет деп атайды. Толқындық фронт толқындық бет болып табылады. Мысалы, параллель толқынның шепті (жазық толқындар қарастырылады) мөлдір емес экранның саңылауына түссін (1 сурет). 1-сурет Гюйгенске сәйкес, толқындық шептен саңылау көмегімен бөлініп шығатын әрбір нүкте екінші ретті толқындар көзінің қызметін атқарады (біртекті изотропты ортада сфералық болады). Қандай да бір уақыт мезетінде толқындық шеп геометриялық көлеңке облысына кіреді, яғни толқындар саңылаудың шеттерін айналып өтеді. Басқаша айтқанда, дифракция құбылысы байқалады. Гюйгенс принципі тек толқындық шептің таралу бағыты туралы мәселені шеше алды, сондықтан ол геометриялық принцип болып табылады. Оның көмегімен, мысалы екі ортаның бөлу шекарасында шағылу немесе сыну заңдарын қорытып шығаруға болады. Бірақ, Гюйгенс принципі амплитуда туралы, соған байланысты жарық толқындарының бөгеттен кейінгі интенсивтілігі туралы мәселені қозғаған жоқ. Одан басқа, толқын таралғанда кері толқынның пайда болмауын түсіндірмеді. Френель Гюйгенс принципін екінші ретті толқындардың интерференциялануы ойымен толықтырды. Гюйгенс-Френель принципі бойынша, S жарық көзінен шыққан жарық толқыны - жалған көздерден шыққан когеренттік екінші ретті толқындардың суперпозициялық нәтижесі деп қарастырылады. Мұндай жарық көздерінің ролін S көзін қамтитын кез келген тұйықталған беттің шексіз кішкене элементтері атқарады. Әдетте, осындай беттер ретінде бір толқындық бетті таңдап алады, сондықтан барлық жалған көздер синфазды болады. Сөйтіп кеңістіктің кез келген нүктесіндегі қорытқы интенсивтілікті анықтау үшін бүкіл екінші реттік толқындардың интерференциясын еске алу керек. Френель қайтымды екінші ретті толқындардың пайда болуының мүмкіндігін жоққа шығарды және ол: егер жарық көзі мен бақылау нүктесінің арасында саңылауы бар мөлдір емес экран тұрса, онда экранның бетінде екінші ретті толқындардың амплитудалары нольге тең болады да, ал тесікте – экран болмаған жағдайға сәйкес екенін тұжырымдады. Екінші ретті толқындардың амплитудалары мен фазаларын есепке алу әрбір нақты жағдайда қорытқы толқынның кеңістіктің әрбір нүктесінде амплитудасын (интенсивтілігін) табуға мүмкіндік береді, яғни жарық толқындарының еркін таралу жағдайында (түзу сызықты жарықтың таралуы) және бөгеттер болған жағдайда жарықтың таралу заңдылықтарын анықтауға мүмкіндік береді. Френель зоналары. Зоналық пластинкалар S-біртекті ортада таралатын монохроматты жарықтың нүктелік көзі (2сурет), ал М - жарық толқынының қорытқы амплитудасы анықталатын еркін бақылау нүктесі болсын. Гюйгенс – Френель принципі бойынша S көздің әсері қосымша бетте орналасқан ойша алынған көздердің әсерімен ауыстырылады. Қосымша бет ретінде толқындық Ф бет таңдап алынады. 2-сурет Френель қорытқы амплитуданы анықтау үшін толқындық бетті сақиналық зоналарға бөлуді ұсынды. Осыны кейіннен Френель зоналары деп атады. Сақиналық зоналардың өлшемдері көршілес зоналардың сәйкес нүктелерінен М бақылау нүктесіне келген жарық тербелістерінің жол айырымы /2-ге тең, яғни Р1М - Р0М = P2М - P1М = P3М - P2М = … = / 2. Бұл үшін М нүктесінен радиустары b+ /2, b+2 /2, b+3 /2, … сфера құру керек. жүктеу/скачать 355 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|