Абдрахманова Х.К.
Лекция 4
Дифракция световых волн.
Дифракция света. Принцип Гюйгенса – Френеля.
Зоны Френеля
Дифракция Френеля и Фраунгофера
Дифракционная решетка
Разрешающая способность решетки. Угловая и линейная дисперсия решетки.
1. Дифракция света. Принцип Гюйгенса - Френеля.
Волны способны огибать препятствия. Так, морские волны свободно огибают выступающий из воды камень, если его размеры меньше длины волны или сравнимы с ней. За камнем волны распространяются так, как если бы его не было совсем. Точно так же волна от брошенного в пруд камня огибает торчащий из воды прутик. Только за препятствием большего по сравнению с длиной волны размера образуется «тень»: волны за препятствие не проникают.
Явление отклонения от прямолинейного распространения и огибания волнами препятствий называется дифракцией. Дифракция – общее свойство волн любой природы.
Соотношение между длиной волны и размерами препятствия d и определяет в основном поведение волны. Опыты показывают, что дифракция существует всегда, но становится заметной при условии L d2 /., где L - расстояние от препятствия до точки наблюдения.
Качественно поведение волны за преградой может быть объяснено с помощью принципа Гюйгенса [Х. Гюйгенс, нидерландский ученый (1629-1695)], который устанавливает способ построения фронта волны в момент времени t+t по известному положению фронта в момент времени t. Согласно принципу Гюйгенса, каждая точка, до которой доходит волновое движение, служит центром вторичных волн: огибающая этих волн дает положение фронта волны в следующий момент (рис.1). Среда предполагается неоднородной – скорость волны в нижней части рисунка больше, чем в верхней.
Пусть на плоскую преграду с отверстием падает параллельный ей фронт волны (рис. 2). По Гюйгенсу, каждая точка выделяемого отверстием участка волнового фронта служит центром вторичных волн, которые в однородной и изотропной среде будут сферическими. Построив огибающую вторичных волн, мы убеждаемся в том, что за отверстием волна проникает в область геометрической тени (на рисунке границы этой области показаны штриховыми линиями) огибая края преграды.
Принцип Гюйгенса не дает никаких указаний об интенсивности волн, распространяющихся в различных направлениях. Френель дополнил принцип Гюйгенса идеей о том, что волновая поверхность в любой момент времени представляет собой не просто огибающую вторичных волн, а является результатом их интерференции.
Достарыңызбен бөлісу: |