Определение малых удлинений тел при их нагревании

Используем для этого интерференционный дилатометр, состоящий из кольца , изготовленного из кристалла кварца с известными термическими свойствами. Внутрь кольца исследуемое веществоВ.

Кольцо закрыта эталонной стеклянной пластиной . Клинообразный воздушный зазор между эталонной пластиной и исследуемым веществом освещается монохроматическим светом. При нагревании вследствие большого различия коэффициента теплового расширения кварца и исследуемого вещества толщина клинообразно воздушный зазор уменьшится. Это приводит к смещению соответствующих полос. Так как смещение на одну полосу соответствует изменению разности хода на, то зная величину смещения, сможем определить изменение толщины зазора,и величину удлинения исследуемого вещества. Зная изменение, можем вычислить коэффициент минимального расширения.

3 Дифракция

3.1 Принцип Гюйгенса-Френеля

Дифракцией называется огибание волнами препятствий, встречающихся на их пути. Биография дифракции волн может попадать в область геометрической тени, огибать препятствия, протекать через небольшое отверстии в экранах.

Явление дифракции объясняется с помощью принципа Гюйгенса: каждоя точка до которой доходит световая волна, становится в свою очередь источником центром вторичных волн. Поверхность, огибающая эти вторичные волны, определяет фронт волны в этот момент времени. На основе этого принципа Гюйгенс объяснил законы отражения и преломления света.

Например знаем волновая поверхность в момент времени , в следующий момент времени, чтобы найти волновую поверхность нужно каждой точке волновой поверхности времени, как источник вторичных волн. Поверхность, касательная ко всем вторичным волнам, представляет собой волновую поверхность в следующий момент.

Но из опыта известно, что предметы, освещенные светом от точечного источника, дают резкую тень, и следовательно не отклонялся от прямого распределения. Теория Гюйгенса не дает ответ на этот вопрос, так как не касается амплитуды, а следовательно и интенсивности, а говорит только об направлении волн. Френель вложил в принцип Гюйгенса физический смысл, дополнив его идеей интерференции вторичных волн. Согласно принципу Гюйгенса-Френеля, световая волна, возбуждается каким-либо источником, много больше представлена как результат суперпозиции когерентных вторичных волн.

Принцип Гюйгенса-Френеля: волновая поверхность не просто огибающая вторичных волн, но и результат их интерференции.

3.2 Прямолинейность распространения света. Зоны Френеля

Принцип Гюйгенса-Френеля в рамках волновой теории дает больше ответить на вопрос о прямолинейном распространении света. Френель решил эту ситуацию, рассмотрев интерференцию вторичных волн и применив прием, получивший название метода зон Френеля.

Найдем в произвольной точке М амплитуду световой волновой, распространяется в однородной среде из точечного источника S.

Согласно принципа Гюйгенса-Френеля заменим действие источника S действием воображаемых источников, расположенного на вспомогательной поверхности P, являющейся поверхностью фронта волны, идущей от S. Френель разбил волновую поверхность P на кольцевые зоны такого размера, чтобы расстояния до краев зоны до M отличались на :

Так как колебание от соседних зон, приходят в точку M, отличается на , то до точкиM они приходят в противофазе, т.е. эти колебания будут взаимно ослаблять друг друга. Поэтому результирующая амплитуда:

(3.1)

Для оценки амплитуду найдем плоскости зон Френеля.

тогда ;

- мало

Площадь сферического сегмента .

Площадь треугольной зоны

не зависит от , т.е. площади зон Френеляодинаковы.

Френель предположил, что амплитуда колебаний, возбуждение в точкеможет убывает с ростом, т.е.

Фаза колебаний, возбуждающих соседними зонами отличаются.

тогда из (3.1)

Следовательно, всей волновой поверхности на точку сводится к действию ее малого участка, меньшего центральной зоны.

Т.е. если на пути волны поставить экран, открывающий только первую зону Френеля, то амплитуда в точке увеличится в два раза, а интенсивность в четыре. Колебания от интенсивных нечетных зон Френеля находятся в противофазе и следовательно ослабляют друг друга, следовательно прямолинейность распространение света.