Учебное пособие: Геометрична оптика та квантова фізика

Оскільки зони компенсують одна одну, то всі вирази в дужках ( ) =0!

Таким чином, збурення, що створюється всією хвилею, дорівнює збуренню, що створили б всі елементи першої зони, якби хвилі, що вони випромінюють, прийшли б в точку спостереження в однаковій фазі, помноженій на тобто на

Результуюче збурення, що створюється плоскою хвилею без обмежень діафрагмами, є

Тому Френель взяв тобто він припустив, що вторинні хвилі випереджають на чверть періода хвилю, що вони замінюють.

Дифракція на осі від круглого отвору і екрану.

Зонна пластинка

Поставимо між точковим джерелом і точкою спостереження непрозорий екран з круглим отвором, площина якого до осі а центр розташований на цій же осі. Згідно Френелю, дія такої перешкоди зводиться до того, що екран якби усуває ту частину хвильового фронту, яку він прикриває. На відкритій же частині світлове поле не змінюється. Це наближення геометричної оптики, а тому воно виконується, якщо радіус отвору >>

Визначимо розміри і число зон Френеля, що вкладаються в отвір Нехай - діаметр отвору, а та віддалені від його центру до та .

;

Число зон знайдемо, поділивши на .

Якщо - ціле, то - діаметр, а

При м, =600 Нм мм. Інтенсивність світла можна набагато підсилити, якщо закрити усі парні, чи непарні зони Френеля. Це прикривання можна зробити поставивши в отворі так звану зонну пластинку .

Перепишемо формулу так

Надамо тепер пояснення дифракції на екрані. Розіб`ємо фронт на кільцеві зони Френеля..Знайдемо, що який би не був діаметр диска, в центрі його геометричної тіні повинна спостерігатися світла пляма (Пуассон). Араго негайно (вночі!) поставив дослід і знайшов пляму у відповідності з висновком Пуассона.

ЛЕКЦІЯ 5

ДИФРАКЦІЯ (продовження)

У багатьох оптичних приладах використовується дифракція світла на вузьких щілинах, що застосовуються у сполученні з лінзами.

Фраунгофер розглянув дифракцію плоских світлових хвиль, або дифракцію в паралельних променях. В цьому випадку джерело і точка спостереження знаходяться нескінченно далеко від перешкоди, що викликала дифракцію. Для цього достатньо поставити джерело у фокус збираючої лінзи, а дифракційну картину спостерігати у фокальній площині другої збираючої лінзи, що стоїть за перешкодою.

Дифракція Фраунгофера (зображення джерела).

Всі точки хвильової поверхні, що співпадає з площиною, коливаються в однаковій фазі. Тому інтерференція вторинних хвиль в різних напрямках буде утворюватись лише за рахунок різниці ходу окремих коливань, що виникає після проходження щілини. Лінза не створює додаткової різниці ходу, тому ця різниця виникає до лінзи.Зонами Френеля будуть смужки, паралельні краям щілин шириною (різниця ходу – катет, ширина – гіпотенуза), адже різниця ходу між двома променями, що проходять через края однієї зони Френеля, буде Число зон у щілині: