5) Принцип гюйгенса - френеля

Дифракция – огибание светом препятствия, проникновение света в область геометрической тени.

Принцип Гюйгенса — Френеля: Каждый элемент волнового фронта можно рассматривать как центр вторичного возмущения, порождающего вторичные сферические волны, а результирующее световое поле в каждой точке пространства будет определяться интерференцией этих волн.

Дифракция Френеля:

Н а рисунке изображён непрозрачный экран с круглым отверстием, на некотором расстоянии от которого расположен источник света. Изображение фиксируется на другом экране справа. Вследствие дифракции свет, проходящий через отверстие, расходится. Поэтому область, которая была затенена по законам геометрической оптики, будет частично освещённой. В области, которая при прямолинейном распространении света была бы освещённой, наблюдаются колебания интенсивности освещения в виде концентрических колец.

Метод зон Френеля:

Зоны Френеля - участки, на которые можно разбить поверхность световой волны для вычисления результатов дифракции света.

 Чтобы понять суть метода, разработанного Френелем, опреде­лим амплитуду светового колебания, возбуждаемого в точке Р сфе­рической волной, распространяющейся в изотропной однородной среде из точечного источника S. Волновые поверхности такой волны симметричны относительно прямой SP. Воспользовав­шись этим, разобьем изображенную на рисунке волновую поверх­ность на кольцевые зоны, построенные так, что расстояния от краев каждой зоны до точки Р отличается на λ/2 (λ — длина волны в той среде, в которой распространяется волна). Обладающие та­ким свойством зоны носят название зон Френеля.

6) Дифракция френеля на круглом отверстии и диске

Дифракция Френеля на круглом отверстии:

С ферическая волна, распространяющаяся из точечного источника  , встречает на своем пути экран с круглым отверстием. Дифракционная картина наблюдается на экране   в точке  . Разобьем часть волновой поверхности   на зоны Френеля. Вид дифракционной картины будет зависеть от количества зон Френеля, укладывающихся в отверстии. Амплитуда результирующего колебания в точке   равна:  (плюс для нечетных  , минус – для четных). Дифракционная картина от круглого отверстия вблизи точки   будет иметь вид чередующихся светлых и темных колец.

Дифракция Френеля на диске:

С ферическая волна, распространяющаяся из точечного и сточника  , встречает на своем пути диск. Дифракционная картина наблюдается на экране   в точке  . Пусть диск закрывает   первых зон Френеля.

Тогда амплитуда результирующего колебания в точке   равна:  . Т.к. слагаемое в скобках равно 0, то  . Следовательно, в точке   всегда будет светлое пятно, окруженное концентрическими светлыми и темными кольцами, а интенсивность убывает с расстоянием от центров картины.

Диффракция Фраунгофера на щели.

Д ифракция Фраунгофера – дифракция в параллельных лучах.

Пусть плоская монохроматическая волна падает нормально к плоскости щели. Оптическая разность хода между двумя крайними лучами, идущими от щели равна  . Разобьем волновую поверхность на зоны Френеля. Ширина каждой зоны такая, что разность хода от краев этих зона равна  .

Также все точки фронта в плоскости щели колеблются в одинаковых фазах и имеют одинаковые амплитуды.

Из рисунка следует, что при интерференции от каждой пары соседних зон Френеля, амплитуда результирующих колебаний равна нулю, т.к. они взаимно поглощаются. Значит, если число зон Френеля четное, то наблюдается дифракционный минимум, а если нечетное, то наблюдается дифракционный максимум.