13 3 Дифракция света совокупность явлений которые

§ 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.

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» .

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

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

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).

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

Дифракция Френеля на круглом отверстии Экран с отверстием S Экран 7

Зоны Френеля Диафрагма с круглым отверстием И b+3 λ /2 b+2 λ /2 b+λ/2 a O b P Волновая поверхность 8

Границы зон Френеля в плоскости отверстия 9

Дифракция Фраунгофера на щели (в параллельных лучах). 10

Зоны Френеля при дифракции Фраунгофера 11

Зоны Френеля И a O b P • 1. Вторичные волны, приходящие в точку Р от «соответствующих» участков соседних зон, находятся в противофазе. В результате две соседние зоны гасят друга. • 2. Все четные (нечетные) зоны усиливают друга: Amax= А 1+А 3+…+А 2 n+1 и Amax= А 2+А 4+…+А 2 n • 3. Если открыто четное число зон Френеля, то на экране минимум интенсивности, если нечетное – максимум. 12

• 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. 13

• Дифракция Фраунгофера от щели 14

b F 15

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

Дифракция Фраунгофера от щели 17

• Дифракционная решетка 18

b φ Дифракция света на решетке 19

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

Дифракция монохроматического света на решетках с различным числом щелей 21

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

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

24