Контрольные вопросы

1.Какое явление называется интерференцией и чему равна результирующая интенсивность при наложении двух волн?

2.Какие волны можно считать когерентными?

3.Как связаны между собой разность фаз и разность хода волн?

4.Что такое геометрическая и оптическая разности хода волн?

5.Условия максимумов и минимумов интенсивности при интерференции световых волн.

6.Интерференционная картина от двух когерентных источников. Ширина интерференционной полосы.

7.Оптическая схема и порядок выполнения работы.

ДИФРАКЦИЯ

Л АБОРАТ ОРНАЯ РАБОТ А № 7–3

ДИФРАКЦИЯ ФРАУНГОФЕРА ОТ ЩЕЛИ И ДИФРАКЦИОННОЙ РЕШЕТКИ

Цель работы: изучить дифракционные картины от щели и решетки, найти с их помощью длины световых монохроматических волн.

Приборы и принадлежности: ПК (работа выполняется методом компьютерного моделирования).

ЧАСТЬ 1

ДИФРАКЦИЯ ФРАУНГОФЕРА ОТ ОДНОЙ ЩЕЛИ

Краткая теория

Дифракцией называется круг явлений, связанных с огибанием волнами препятствий. Данное явление хорошо наблюдается, когда размеры препятствий соизмеримы с длиной волны, падающей на препятствие. Так как свет – это электромагнитная волна, длина волны которой составляет (0,4–0,7) мкм, то для наблюдения дифракции света размеры препятствий должны быть порядка микрометров.

13

Различают два основных случая дифракции. Если фронт световой волны является плоским, то говорят о дифракции Фраунгофера, а если фронт волны сферический – то о дифракции Френеля.

Большой интерес представляет собой случай дифракции Фраунгофера от бесконечно длинной щели (для этого достаточно, чтобы длина щели была значительно больше её ширины).

Рис. 3.1

При падении плоской монохроматической волны на щель (рис. 3.1) происходит дифракция света (огибание светом препятствия) в обе стороны от щели. В результате на экране, расположенном на расстоянии L от щели, наблюдается дифракционная картина в виде светлой центральной полосы с максимальной освещенностью и симметрично расположенных относительно центральной полосы светлых полос меньшей интенсивности, разделённых темными полосами. Интенсивность дифрагированного света от максимального до минимального значения уменьшается постепенно, как показано на рис. 3.1.

Углы φ, под которыми наблюдаются максимумы и минимумы освещенности, можно найти, используя метод зон Френеля. Для этого фронт волны, ограниченный щелью, надо разбить на отдельные участки (зоны Френеля) так, чтобы расстояние от краев соседних зон до

14

λ

точки наблюдения отличалось на 2 . Тогда волны от соседних зон бу-

дут приходить в точку наблюдения в противофазе и гасить друг друга. Если на фронте волны в щели окажется четное число зон, то под данным углом φ на экране будет наблюдаться минимум, а если нечетное

– то максимум.

Рис. 3.2

Разобьем фронт волны на зоны (рис. 3.2), имеющие в нашем случае вид узких полосок шириной ∆а=sinλ 2ϕ . Тогда на фронте волны в

	щели окажется N =	a	= a sin ϕ	зон Френеля.
		∆a
			λ 2

Если N =(2m +1) – нечетное, то получим, что максимальная освещённость (максимум света) наблюдается при выполнении условия

аsin ϕ = ±(2m +1)λ	,	(3.1)
2
где m =0, 1, 2, 3... – целое число, определяющее		порядковый номер

максимума. Самый яркий (центральный) максимум наблюдается при

ϕ = 0 .

15