Дифракция Фраунгофера

Дифракция Фраунгофера характеризуется тем, что на преграду нормально падает плоская монохроматическая световая волна и картина дифракции наблюдается на значительном расстоянии, т.е. в параллельных лучах.

Схема установки:

Л₁ - линза, преобразующая расходящиеся световые лучи в параллельные, S- источник света в фокусе линзы Л₁, N - преграда с отверстием; Л₂ - линза, собирающая парал-лельные лучи после преграды; Э - экран, помещенный в фокальной плоскостя линзы Л₂.

Дифракция Фраунгофера от круглого отверстия

Установлено:

в центре дифракционной картины всегда максимум;
картина имеет вид центрального светлого пятна,

окруженного темными кольцами.

Минимум первого темного кольца отстоит от центра на

, где λ - длина волны, D – диаметр отверстия .

Интенсивность света ;

Чем больше D,тем уже дифракционная картина, т.е. меньше .

Дифракционная расходимость пучка

Основная часть светового потока приходится на центральный дифракционный максимум , поэтому для оценки дифракционной расходимости пучка можно использовать параметр .

Вывод: дифракция исключает получение абсолютно параллельных световых

пучков.

Разрешающая способность объектива

И зображение одного точечного источника в линзе – светлый кружок, причем свет дифрагирует на оправе линзы. Для двух некогерентных источников – два дифракцион-ных кружка. Если расстояние между центрами светлых пятен мало по сравнению с их размерами, то они выглядят как одно целое пятно и говорят, что объектив не разрешает эти точки. Если же между светлыми пятнами будет разделительная темная область, то источники света на изображении смотрятся раздельно, т.е. объектив разрешает две точки. Рэлей предложил критерий разрешения: два

точечных некогерентных источника считаются раз-

решенными, если центр дифракционного пятна от

одного из них совпадает с ближайшим к центру

минимумом дифракционной картины от другого.

Это соответствует минимальному угловому расстоянию между источниками , причем провал составляет около 25% от максимума интенсивности.

Разрешающая способность – величина .

Чем больше диаметр D объектива, тем выше R.

Дифракция Фраунгофера от щели

П усть на щель шириной b нормально падает плоская монохроматическая световая волна. Мысленно разделим щель на множество узких полосок – щелей и от каждой в точку Р экрана приходит колебание причем каждый сдвинут по фазе относительно предыдущего на один и тот же угол. Тогда имеет вид хорды: