Дифракція світла учня 11 а класу СЗЩ № 206 Татаренко В. Вчителю з фізики Головородько Т. П
Характерним проявом хвилевих властивостей світла дифракція світла — відхилення від прямолінійного поширення на різких неоднородностях середовища
Дифракція була відкрита Франчесько Грімальді в кінці XVII ст Пояснення явища дифракції світла дане Томасом Юнгом і Огюстом Френелем, які не лише дали опис експериментів по спостереженню явищ інтерференції і дифракції світла, але і пояснили властивість прямолінійності поширення світла з позицій хвилевої теорії
Принцип Гюйгенса - Френель Для виведення законів віддзеркалення і заломлення ми використовували принцип Гюйгенса. Френель доповнив його формулювання для пояснення явища дифракції.
Принцип Гюйгенса: • кожна точка хвилевої поверхні є джерелом вторинних сферичних хвиль
Принцип Гюйгенса-Френеля: кожна точка хвилевої поверхні є джерелом вторинних сферичних хвиль які інтерферують між собою
Дифракційна картина
Зони Френеля Для того, щоб знайти амплітуду світлової хвилі від точкового монохроматичного джерела світла А в довільній точці О ізотропного середовища, треба джерело світла оточити сферою радіусом r=ct
Зони Френеля • Інтерференція хвилі від вторинних джерел, розташованих на цій поверхні, визначає амплітуду в даній точці P • тобто необхідно виробити складання когерентних коливань від всіх вторинних джерел на хвилевій поверхні
Зони Френеля Оскільки відстані від них до точки О різні, то коливання приходитимуть в різних фазах. Найменша відстань від точки О до хвилевої поверхні В рівне r 0
Зони Френеля Перша зона Френеля обмежується точками хвилевої поверхні, відстані від яких до точки О рівні: де — довжина світлової хвилі
Зони Френеля Друга зона: Аналогічно визначаються кордони інших зон
Дифракційні картини • від однієї перешкоди з різним числом відкритих зон
Інтерференційні екстремуми • Якщо різниця ходу від двох сусідніх зон дорівнює половині довжини хвилі, то коливання від них приходять в крапку Про в протилежних фазах і спостерігається інтерференційний мінімум, якщо різниця ходу дорівнює довжині хвилі, то спостерігається інтерференційний максимум
Темні і світлі плями Таким чином, якщо на перешкоді укладається ціле число довжин хвиль, то вони гасять один одного і в даній крапці спостерігається мінімум (темна пляма). Якщо непарне число півхвиль, то спостерігається максимум (світла пляма)
Зонні пластинки На цьому принципі засновані т. з. зонні пластинки
Зонні пластинки
Умови спостереження дифракції Дифракція відбувається на предметах будь-яких розмірів, а не лише сумірних з довжиною хвилі
Умови спостереження дифракції Труднощі спостереження полягають в тому, що унаслідок крихти довжини світлової хвилі інтерференційні максимуми розташовуються дуже близько один до одного, а їх інтенсивність швидко падає
Інтерференційні картини від різних точок предмету перекриваються, і зображення змащується, тому прилад не виділяє окремі деталі предмету. Дифракція встановлює межу роздільної здатності будь-якого оптичного приладу
Роздільна здатність людського ока приблизно дорівнює одній кутовій хвилині: де D - діаметр зіниці; телескопа =0, 02''; в мікроскопа збільшення не більше 2. 103 разів. Можна бачити предмети, розміри яких
Дифракційні грати, що є точною системою штрихів деякого профілю, нанесеною на плоску або увігнуту оптичну поверхню, застосовуються в спектральному приладобудуванні, лазерах, метрологічних мірах малої довжини і т. д
Дифракційні грати
Дифракційні грати • Величина d = a + b називається постійних (періодом) дифракційних грат, де а - ширина щілини; b - ширина непрозорої частини
Дифракційні грати • Оптична різниця ходу • З умови максимуму інтерференції отримаємо:
Визначення за допомогою дифракційних грат