4.4 Дифракция
4.4.1 Принцип Гюйгенса-Френеля
4.4.2 Зоны Френеля
4.4.3 Дифракция Френеля 4.4.3.1Дифракция Френеля на круглом отверстии
4.4.3.2 Дифракция Френеля на диске
1.86M
Категория: ФизикаФизика

Дифракция. Принцип Гюйгенса-Френеля

1. 4.4 Дифракция

Дифракцией называется огибание волнами препятствий,
встречающихся на их пути, или, в более широком смысле, любое отклонение распространения волн вблизи препятствий
от законов геометрической оптики.
Благодаря
дифракции
волны
могут
попадать
в
область
геометрической тени, огибать препятствия, проникать через
небольшие отверстия в экранах и т.д.
Явление
дифракции
Гюйгенса-Френеля
объясняется
с
помощью
принципа

2. 4.4.1 Принцип Гюйгенса-Френеля

Согласно Гюйгенсу, каждая точка волновой поверхности,
которой достигла в данный момент волна, является центром
вторичных волн, их внешняя огибающая будет волновой
поверхностью в последующий момент времени.
S1
и
S2

волновые
поверхности
S1
S2
соответствен
но в моменты
t1 и t2 (t2>t1)

3.

Френель
дополнил
это
предложение
Гюйгенса
представлением о когерентности вторичных волн и их
интерференции.
В таком обобщенном виде эти идеи получили название
принципа Гюйгенса-Френеля.
Для того чтобы определить результат дифракции в некоторой
точке пространства, следует рассмотреть согласно данному
принципу, интерференцию вторичных волн, попавших в эту
точку от всех участков волновой поверхности.
Волновую
поверхность
разбивают
на
зоны
Френеля
отдельные участки, расположенные определенным образом.

4. 4.4.2 Зоны Френеля

5.

Френель предложил разбить волновой фронт на зоны, крайние
точки которых дают колебания в противофазе. Эти зоны –
есть части шаровой поверхности на волновом фронте.
Зоны Френеля строятся следующим образом.
Центральная
зона
включает
все
точки,
разность
фаз
колебаний от которых в точке М не превышает .
Т.е. расстояние от которых до точки М не более b1 = b+λ/2, где
b – кратчайшее расстояние от волнового фронта до точки M.

6.

7. 4.4.3 Дифракция Френеля 4.4.3.1Дифракция Френеля на круглом отверстии

Сферическая волна распространяется из
точечного источника S и встречает на
своем пути экран с круглым отверстием.
Дифракционная
картина
наблюдается
на экране в точке В.
Если в отверстии
укладывается m зон
Френеля, то при нечетном m в точке В
будет наблюдаться интерференционный
максимум, а при четном m - минимум.

8.

Если отверстие открывает две зоны Френеля, то их действия в
точке В практически уничтожат друг друга из-за интерференции.
Дифракционная картина от круглого отверстия вблизи точки В
будет иметь вид чередующихся темных и светлых колец с
центрами в точке В (если m четное, то в центре будет темное
кольцо,
если
m
нечетное
-
то
светлое
кольцо),
причем
интенсивность в максимумах убывает с ростом расстояния от
центра картины.
Если отверстие освещается немонохроматическим, а белым
светом, то кольца окрашены.

9. 4.4.3.2 Дифракция Френеля на диске

Сферическая
распространяется
волна
от
точечного источника S и
встречает на своем пути
диск.
Дифракционную картину
наблюдаем на экране в
точке В.

10.

Пусть диск закрывает m первых зон Френеля. В точке В всегда
будет наблюдаться интерференционный максимум (светлое
пятно – пятно Пуассона), равный половине действия первой
открытой зоны Френеля.
Центральный максимум окружен концентрическими с ним
темными и светлыми кольцами, интенсивность в максимумах
убывает с расстоянием от центра картины.
English     Русский Правила