43.Дифракция света.Зоны Френеля

Дифракцией света называется явление отклонения света от прямолинейного направления распространения при прохождении вблизи препятствий. Как показывает опыт, свет при определенных условиях может заходить в область геометрической тени. Если на пути параллельного светового пучка расположено круглое препятствие (круглый диск, шарик или круглое отверстие в непрозрачном экране), то на экране, расположенном на достаточно большом расстоянии от препятствия, появляется дифракционная картина – система чередующихся светлых и темных колец. Если препятствие имеет линейный характер (щель, нить, край экрана), то на экране возникает система параллельных дифракционных полос.

Зоны Френеля, участки, на которые можно разбить поверхность световой (или звуковой) волны для вычисления результатов дифракции света

Метод зон Френеля Френель предложил метод разбиения фронта волны на кольцевые зоны, который впоследствии получил название метод зон Френеля.

Пусть от источника света S распространяется монохроматическая сферическая волна, P - точка наблюдения. Через точку O проходит сферическая волновая поверхность. Она симметрична относительно прямой SP.

Разобьем эту поверхность на кольцевые зоны I, II, III и т.д. так, чтобы расстояния от краев зоны до точки P отличались на l/2 - половину длины световой волны. Это разбиение было предложено O. Френелем и зоны называют зонами Френеля.

Возьмем произвольную точку 1 в первой зоне Френеля. В зоне II найдется, в силу правила построения зон, такая соответствующая ей точка, что разность хода лучей, идущих в точку P от точек 1 и 2 будет равна l/2. Вследствие этого колебания от точек 1 и 2 погасят друг друга в точке P.

Из геометрических соображениях следует, что при не очень больших номерах зон их площади примерно одинаковы. Значит каждой точке первой зоны найдется соответствующая ей точка во второй, колебания которых погасят друг друга. Амплитуда результирующего колебания, приходящего в точку P от зоны с номером m, уменьшается с ростом m, т.е.

43.Дифракционная решетка.Угловая и линейная дисперсия.Разрешающая способность

Дифракционная решётка — оптический прибор, работающий по принципу дифракциисвета, представляет собой совокупность большого числа регулярно расположенных штрихов (щелей, выступов), нанесённых на некоторую поверхность.

Величина d=a+b называется периодом решётки или её постоянной. Разность хода лучей от 2-х соседних щелей будет Дифракционная картина на решётке определяется как результат взаимной интерференции волн, идущих от всех щелей. Поэтому в тех направлениях, в которых ни одна из щелей не распространяет свет, будут наблюдаться главные минимумы, определяемые условием:(m=1,2,3,….)Выражение(m=1,2,3,…..) задаёт условие главных максимумов. Т.к., то число главных максимумов будет определяться выражениемК тому же в направлениях, задаваемых условием :(m=1,2,3,…,N-1,N+1,…,2N-1,2N+1,… мы получим дополнительные минимумы.

Дисперсия решётки бывает угловая и линейная. Угловая дисперсия определяет на какой угол расходятся лучи, длины волн которых отличаются на 1Ангстрем. Линейная дисперсия :, где f – фокусное расстояние проецирующей линзы. Разрешающая способность :Растояниедолжно удовлетворять  условию Рэлея, т.е. минимум одного горба должен приходиться на максимум другого. Вывод разрешающей способности решётки: Условия максимумов m-го порядка для лучей 1 и 2 будут,По условию РэлеяилиДля дифракционной решётки интенсивность главных максимумов будет выражаться следующим образом: