Дифракція світла Характерним проявом хвильових вастивостей є

Дифракція світла

Характерним проявом хвильових вастивостей є дифракція світла Дифракція-це явище огибанія хвилями перешкод і проникнення їх в область тіні

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 — Френеля Для прояву дифракції розміри перешкод (отворів) повинні бути менше або порівнянні з довжиною хвилі. Французький фізик Огюстен Жан Френель доповнив принцип Гюйгенса де кожна точка хвилевої поверхні є джерелом вторинних сферичних хвиль, які є когерентними, що дозволило охарактеризувати явище дифракції кількісно.

Принцип Гюйгенса-Френеля: кожна точка хвилевої поверхні є джерелом вторинних сферичних хвиль які інтерферують між собою

Побудова дифракційної картини від Круглого отвору Та круглого непрозорого екрану

Дифракція від різних перешкод: А) від тонкої зволікання; Б) від круглого отвору; В) від круглого непрозорого екрану. .

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 При нормальному падінні хвиль (кут падіння Θ = 0) на щілину всі вторинні хвилі мають однакову фазу, тому площину щілини збігається з фронтом хвилі

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

Зони Френеля

Дифракційні картини від однієї перешкоди з різним числом відкритих зон

Якщо різниця ходу від двох сусідніх зон дорівнює половині довжини хвилі, то коливання від них приходять в крапку. В протилежних фазах і спостерігається інтерференційний мінімум, якщо різниця ходу дорівнює довжині хвилі, то спостерігається інтерференційний максимум

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

Отримання зображення за допомогою зонної пластинки

Умови спостереження дифракції Дифракція відбувається на предметах будь-яких розмірів, а не лише сумірних з довжиною хвилі

Труднощі спостереження полягають в тому, що унаслідок крихти довжини світлової хвилі інтерференційні максимуми розташовуються дуже близько один до одного, а їх інтенсивність швидко падає

Межі застосування геометричної оптики 3 Дифракція спостерігається добре на відстані 3 Якщо, то дифракція не видно і виходить різка тінь (d - діаметр екрану). 3 Ці співвідношення визначають межі застосування геометричної оптики

Межі застосування геометричної оптики 3 Якщо спостереження ведеться на відстані, де dрозмір предмета, то починають проявлятися хвильові властивості світла

дифракційна решітка 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

дифракційна решітка

дифракційна решітка

дифракційна решітка • Величина d = a + b називається постійною (періодом) дифракційної гратки, де а - ширина щілини; b - ширина непрозорої частини

дифракційна решітка • кут - відхилення світлових хвиль внаслідок дифракції. • Наше завдання - визначити, що буде спостерігатися в довільному напрямку - максимум чи мінімум

дифракційна решітка • Отже: • - Формула дифракційної решітки. • Величина k - порядок дифракційного максимуму • (Дорівнює 0, 1, 2 і т. д. )

Визначення за допомогою дифракційної решітки

Грімальді Франческо 2. IV. 1618 - 28. XII. 1663 Італійський вчений. З 1651 року - священик. Відкрив дифракцію світла, систематично її вивчав і сформулював деякі правила. Описав сонячний спектр, отриманий за допомогою призми. У 1662 р. визначив величину поверхні Землі.

Френель Огюст Жан (10. V. 1788 - 14. VII. 1827) Французький фізик. Наукові праці присвячені фізичної оптики. Доповнив відомий принцип Гюйгенса, ввівши так звані зони Френеля (принцип Гюйгенса - Френеля). Розробив в 1818 році теорію дифракції світла

Юнг Томас 13. IV. 1773 -10. V. 1829 Англійський учений. Поліглот. Навчився читати в 2 роки. Пояснив акомодацію ока, виявив інтерференцію звуку, пояснив інтерференцію світла, і ввів цей термін. Виміряв довжини хвиль світлових променів. досліджував деформацію

Араго Доменік Франсуа (26. II. 1786 -2. X. 1853) Французький фізик і політичний діяч. Автор багатьох відкриттів з оптики і електромагнетизму: хроматичну поляризацію світла, обертання площини поляризації, намагнічування залізних тирси поблизу провідника зі струмом. Встановив зв'язок полярних сяйв з магнітними бурями. За його вказівками А. Фізо і У. Фуко виміряли швидкість світла, а У. Леверье відкрив планету Нептун

Фраунгофер Йозеф (6. III. 1787 - 7. VI. 1826) Німецький фізик. Наукові роботи відносяться до фізичної оптики. Вніс істотний внесок у дослідження дисперсії і створення ахроматичних лінз. Фраунгофер вивчав дифракцію в паралельних променях (так звана дифракція Фраунгофера). Спочатку від однієї щілини, а потім від багатьох. Великою заслугою вченого є використання (з 1821 року) дифракційних решіток для дослідження спектрів (деякі дослідники вважають його навіть винахідником першої дифракційної решітки)

Пуассон Семіон Дені (21. VI. 1781 - 25. IV. 1840) Французький механік, математик, фізик, член Паризької академії наук (з 1812 року). Фізичні дослідження відносяться до магнетизму, капілярності, теорії пружності, гідромеханіки, теорії коливань, теорії світла. Член Петербурзької академії наук (з 1826 року)

ДЯКУЮ ЗА УВАГУ