Реферат: Дифракція світла

План

1.Метод зон Френеля. Дифракція Фраунгофера на круглому отворі

2.Дифракція Фраунгофера на щілині

3.Дифракційна решітка. Кутова дисперсія і роздільна здатність дифракційної решітки

4.Дифракція рентгенівських променів на просторовій решітці

1. Метод зон Френеля. Дифракція Фраунгофера на круглому отворі

Дифракцією називають сукупність явищ, які спостерігаються в середовищі з різними неоднорідностями і пов’язані з відхиленням світлових променів від законів геометричної оптики. Це означає, що світлові промені мають властивість огинати перешкоди.

Явища інтерференції і дифракції світла не містять суттєвих відмінностей. В кожному із цих явищ відбувається перерозподіл інтенсивності.

Розрізняють два види дифракцій, дифракція Френеля, ттєвих відмінностей ційної ришітки.яка відбувається на різних неоднорідностях від точкових джерел світла і дифракція Фраунгофера, яка відбувається в паралельних променях від далеких джерел.

За допомогою принципу Гюйгенса-Френеля легко пояснити з точки зору хвильових властивостей світла закон прямолінійного поширення світла в однорідному середовищі. Розглянувши взаємну інтерференцію вторинних хвиль, Френель застосував прийом, який дістав назву методу зон Френеля.

Розглянемо спочатку основні положення принципу Гюйгенса-Френеля:

– кожен елемент хвильової поверхні площею S виступає в ролі точкового джерела вторинних сферичних хвиль, амплітуда яких пропорційна площі цього елемента;

– вторинні джерела, які еквівалентні точковому джерелу , є когерентними, а тому випромінювання в них дає явище інтерференції;

– з однакових площ хвильових поверхонь випромінюється однакова енергія;

– найбільше енергії від вторинних джерел випромінюється в напрямі нормалі до цієї поверхні.

Розглянемо дифракцію сферичних хвиль, або дифракцію Френеля, яка здійснюється у випадку, коли дифракційна картина спостерігається на скінченій віддалі в від перешкоди, яка викликала дифракцію.

Сферична хвиля, яка поширюється від точкового джерела , зустрічає на своєму шляху діафрагму Д з круглим отвором (рис.1).

Рис.1

Дифракційну картину спостерігають на екрані Е, який перебуває на відстані в від хвильової поверхні, на мить зафіксованої в круглому отворі радіусом r .

Вигляд дифракційної картини залежить від кількості зон Френеля, які вкладаються в отворі. Для отримання зон Френеля необхідно до найкоротшої відстані від екрана до хвильової поверхні добавити , а потім радіусом на випуклій частині хвильової поверхні нарисувати коло (рис.2). Потім до відстані додають ще і радіусом на хвильовій поверхні рисують наступне коло і т.д. Смуги на хвильовій поверхні називаються зонами Френеля . Вони побудовані так, що фаза хвиль від початку зони до її кінця змінюється на протилежну.

Це означає, що кожна наступна зона випромінює світло в протилежній фазі до попередньої зони. Побудовані так зони Френеля мають однакові площі, а тому випромінюють однакову енергію. Кут між перпендикуляром до будь-якої зони і напрямком на точку Р зростає, а це означає що енергії від кожної наступної зони прийде в точку Р менше, ніж від попередньої зони.

Амплітуди коливань, які будуть збуджуватись в точці Р світлом від кожної із зон Френеля будуть зменшуватись із ростом числа зон Френеля, тому

. (1)

Рис.2

Але фази коливань від сусідніх зон відрізняються на π, тому амплітуда результуючого коливання в точці Р буде дорівнювати

(2)

У виразі (2) амплітуди від непарних зон мають один знак, а від парних зон мають протилежний знак. Використовуючи цю умову формулу (2) можна записати так

--> ЧИТАТЬ ПОЛНОСТЬЮ <--