1 §13.3. Дифракция света — совокупность явлений, которые

1 §13.3. Дифракция света - совокупность явлений, которые обусловлены волновой природой света и наблюдаются при его распространении в среде с резко выраженными неоднородностями (отверстия в экранах, вблизи границ непрозрачных тел, и др.) a) огибание светом встречных препятствий – отклонение от законов геометрической оптики; наблюдается, когда размер препятствия близок длине волны; Б) устойчивое перераспределение интенсивности ЭМВ в некот-й области пространства за препятствием.

2 Принцип Гюйгенса-Френеля С помощью принципа Г.-Ф. можно обосновать с волновой точки зрения закон прямолинейного распространения света, определить положение волнового фронта в любой момент времени, объяснить явление «дифракция».

3 Принцип Гюйгенса: Каждый элемент волнового фронта служит источником вторичных волн. Их огибающая является новым волновым фронтом

4 Дополнение Френеля: амплитуда А колебаний в точке наблюдения - это результат интерференции когерентных вторичных волн. Один из вторичных источников Волновая поверхность D 0 ≤ φ ≤ ½ π Амплитуда колебания в точке D: Угол отклонения лучей при дифракции φ dS

5 Интерференция и дифракция При интерференции накладываются колебания от конечного числа когерентных источников, расположенных дискретно (опыт Юнга). При дифракции – колебания от бесконечно большого числа источников, расположенных в пространстве непрерывно (это соседние точки волнового фронта).

6 Дифракция Френеля – в сходящихся лучах (волновой фронт падающей волны - сфера). Дифракция Фраунгофера – в параллельных лучах (волновой фронт падающей волны – плоскость).

7 Дифракция Френеля на круглом отверстии Экран с отверстием Экран S

8 Зоны Френеля Диафрагма с круглым отверстием Волновая поверхность И a b O P

9 Границы зон Френеля в плоскости отверстия

10 Дифракция Фраунгофера на щели (в параллельных лучах).

11 Зоны Френеля при дифракции Фраунгофера

12 Зоны Френеля 1. Вторичные волны, приходящие в точку Р от «соответствующих» участков соседних зон, находятся в противофазе. В результате две соседние зоны гасят друг друга. 2. Все четные (нечетные) зоны усиливают друг друга: Amax= А 1+А3+…+А2n+1 и Amax= А 2+А4+…+А2n 3. Если открыто четное число зон Френеля, то на экране -минимум интенсивности, если нечетное – максимум.

13 4. Площади всех зон Френеля примерно равны, а радиусы их внешних границ при сферическом фронте равны: 5. Зонная пластинка – пластинка, на поверхность которой нанесено непрозрачное покрытие в виде колец, закрывающих только четные (нечетные зоны Френеля). Действует подобно собирающей линзе.

14 Дифракция Фраунгофера от щели

15 b

16 I φ Р Условие максимума света в точке Р (открыто нечетное число зон Френеля: Условие минимума света в точке Р (открыто четное число зон Френеля): зоны Френеля

17 Дифракция Фраунгофера от щели

18 Дифракционная решетка

19 Дифракция света на решетке

20 Дифракция Фраунгофера на решетке с N = 4 щелями Условие для главных максимумов (интерференции): Главные максимумы Вторичные максимумы d sinφ = m λ m = 0,±1,±2 ,±3,.. Условие для главных минимумов (дифракции): b sinφ = m λ

21 Дифракция монохроматического света на решетках с различным числом щелей

22 Дифракционная решетка N - до 1200 штрих / мм d ~ 0,8 мкм

23 Дифракционная решетка – спектральный прибор Разложение белого света в спектр с помощью дифракционной решетки: Максимальный порядок спектра: d sinφ = m λ d ∙1= mmax λ Если Sinφ=1, то

24