addyi drug information
Решение задач по физике примеры

Дифракция света.

Явление дифракции заключается в том, что при прохождении света через малые отверстия или около краев непрозрачных преград световые волны проникают в область геометрической тени. При этом на экране, поставленном за препятствием, наблюдается чередование максимумов и минимумов освещенности, как и при интерференции когерентных световых пучков. Это позволяет сделать вывод о том, что природа явлений дифракции и интерференции одна и та же.

Для описания волновых процессов Х. Гюйгенс сформулировал принцип, согласно которому каждую точку пространства, до которой дошло возмущение световой волны, можно рассматривать как ²вторичный² точечный источник сферической элементарной волны. Гюйгенс считал, что волновая поверхность результирующей волны является просто огибающей всей совокупности сферических волн от ²вторичных² источников. В таком виде принцип Гюйгенса не позволяет количественно рассчитывать дифракционные картины в различных случаях, так как в нем отсутствует учет фаз складывающихся ²вторичных² элементарных волн. Френель дополнил принцип Гюйгенса тем, что ввел представления о когерентности и об интерференции вторичных волн. Усовершенствованный таким образом принцип Гюйгенса называют принципом Гюйгенса-Френеля. Согласно принципу Гюйгенса-Френеля при распространении световой волны вблизи какого-либо препятствия усиление интенсивности света будет наблюдаться в тех точках пространства, куда когерентные элементарные волны от всех вторичных источников приходят с разностью фаз, кратной 2p. Наоборот, в тех местах, куда элементарные волны приходят в противофазе и гасят друг друга, будет наблюдаться ослабление интенсивности результирующей волны.

Дифракция Френеля. Зоны Френеля.

Для количественного описания дифракционных явлений в ряде случаев удобно воспользоваться представлениями о зонах Френеля. Зоны Френеля – это области волновой поверхности, построенные таким образом, что колебания, приходящие в точку наблюдения от крайних участков каждой зоны происходят в противофазе (имеют разность фаз p или разность хода l/2). В частности, при дифракции сферической волны на круглом отверстии зоны Френеля имеют вид кольцевых областей сферического сегмента волновой поверхности, «проникающей» в отверстие.

 

Схема наблюдения дифракции на круглом отверстии показана на рис.9.1, где S – точечный источник света, r0 – радиус отверстия, Э – экран, в центре которого (в точке O) наблюдается дифракция.

 Расчет приводит к следующему выражению для радиуса n-ой зоны Френеля:

 rn = , (9.1)

где . Выражение (9.1) справедливо при условии, что rn << l, L где L и l – расстояния от отверстия до источника S и экрана Э, соответственно. Расстояние от внешней границы n–ой зоны до точки O (см. рис.9.1) равно: ln = l0 + nl/2, где n = 1, 2, 3 …

 В частном случае дифракции плоской волны L ® ¥ , l* » l, и, следовательно,

 rn =.  (9.1,а)

Волнами называются возмущения, распространяющиеся в среде или в вакууме и несущие с собой энергию. При этом перенос энергии происходит без переноса вещества, т.е. частицы среды, в которой распространяется волна, не вовлекаются в поступательное движение, а совершают колебания около своих положений равновесия. В зависимости от направления колебаний частиц по отношению к направлению распространения волны различают продольные и поперечные волны.
Задачи для самостоятельного решения