Дифракция света

Содержание

Слайд 2

Введение

Введение


Слайд 3

Слайд 4

Слайд 5

Слайд 6

Схема дифракции волн от края экрана по Юнгу

Схема дифракции волн от края экрана по Юнгу

Слайд 7

Дифракция плоского волнового фронта на полуплоскости; а – графическое распределение интенсивности I; б – дифракционная картина

Дифракция плоского волнового фронта на полуплоскости;
а – графическое распределение интенсивности

I;
б – дифракционная картина
Слайд 8

Слайд 9

Слайд 10

8.1. Принцип Гюйгенса-Френеля и дифракция Дифракцией называется совокупность явлений наблюдаемых при

8.1. Принцип Гюйгенса-Френеля и дифракция

Дифракцией называется совокупность явлений наблюдаемых при

распространении света в среде с резкими неоднородностями, размеры которых сравнимы с длинной волны, и связанных с отклонениями от законов геометрической оптики.
Слайд 11

Явление дифракции объясняется с помощью принципа Гюйгенса, согласно которому каждая точка,

Явление дифракции объясняется с помощью принципа Гюйгенса, согласно которому каждая точка,

до которой доходит волна, служит центром вторичных волн, а огибающая этих волн задает положение волнового фронта в следующий момент времени.
Слайд 12

Согласно принципу Гюйгенса: каждую точку фронта волны можно рассматривать как источник

Согласно принципу Гюйгенса: каждую точку фронта волны можно рассматривать как источник

вторичных волн.
Френель существенно развил этот принцип.
• Все вторичные источники фронта волны, исходящей из одного источника, когерентны между собой.
• Равные по площади участки волновой поверхности излучают равные интенсивности.
Каждый вторичный источник излучает свет преимущественно в направлении внешней нормали к волновой поверхности в этой точке.
Для вторичных источников справедлив принцип суперпозиции.
Слайд 13

8.2. Метод зон Френеля Границей первой (центральной) зоны служат точки поверхности

8.2. Метод зон Френеля

Границей первой (центральной) зоны служат точки поверхности S,

находящиеся на расстоянии
от точки M. Колебания в точке M от соседних зон - противоположны по фазе


Слайд 14

Слайд 15

При сложении колебаний соседних зон, они должны взаимно ослаблять друг друга:

При сложении колебаний соседних зон, они должны взаимно ослаблять друг друга:

площади

соседних зон одинаковы, а амплитуды

при

,

, число

зон

, а радиус первой зоны

.

Амплитуды волн, приходящих в точку M от соседних зон примерно равны.

Слайд 16

Результирующая амплитуда . Интенсивность излучения . Результирующая амплитуда, создаваемая в некоторой

Результирующая амплитуда

.


Интенсивность излучения

.

Результирующая амплитуда, создаваемая в некоторой точке

M всей сферической поверхностью, равна половине амплитуды, создаваемой одной лишь центральной зоной, а интенсивность

.

Интенсивность света увеличивается, если закрыть все четные зоны:

Слайд 17

Зонная пластинка − перекрыты все четные зоны Френеля на волновой поверхности

Зонная пластинка − перекрыты все четные зоны Френеля на волновой поверхности


Слайд 18

Пренебрегая λ2, для не очень больших m найдём hm: hm =

Пренебрегая λ2, для не очень больших m найдём hm:
hm = 0,5bm/(a

+ b).
Если расстояние a до источника света S и расстояние b до точки наблюдения P много больше размеров зон Френеля, то радиус rm

Найдём радиус m-ой зоны Френеля. Как следует из геометрических соображений

Слайд 19

8.3. Дифракция Френеля от простейших преград Дифракция от круглого отверстия Вид

8.3. Дифракция Френеля от простейших
преград

Дифракция от круглого отверстия


Вид

дифракционной картины зависит от числа зон Френеля, открываемых отверстием.

a

b

Слайд 20

Дифракция на круглом отверстии при открытом нечетом (а) и четном (б) числе зон


Дифракция на круглом отверстии при открытом нечетом (а) и четном

(б) числе зон
Слайд 21

8.4. Векторная диаграмма (спираль Френеля) Волновая поверхность разбивается на очень маленькие

8.4. Векторная диаграмма (спираль Френеля)
Волновая поверхность разбивается на очень маленькие по

ширине кольцевые зоны. Колебание, создаваемое в точке наблюдения P каждой из зон, изображается вектором A, длина которого равна амплитуде колебаний, а угол α дает начальную фазу. При сложении таких векторов получается векторная диаграмма (a). В пределе, при стремлении ширины зон к нулю, векторная диаграмма принимает вид спирали (б).
Слайд 22

Колебания, возбуждаемые в точке P первой зоны Френеля, изображается вектором OA,

Колебания, возбуждаемые в точке P первой зоны Френеля, изображается вектором OA,

второй – AB. Вектор OC соответствует колебанию, создаваемому всей волновой поверхностью, OD – половиной первой зоны Френеля. Из этих диаграмм видно, что амплитуда A, создаваемая всей волновой поверхностью, равна половине амплитуды A1, создаваемой одной центральной зоной.
Слайд 23

Метод Френеля также качественно объясняет причину засвечивания в области геометрической тени


Метод Френеля также качественно объясняет причину засвечивания в области геометрической

тени от круглого диска: светлое пятнышко (так называемое пятно Пуассона) создается вторичными волнами первой кольцевой зоны Френеля, окружающей экран.

8.5. Дифракция от диска

Дифракционная картина от круглого диска; в центре геометрической тени – светлое пятно – пятно Пуассона

Слайд 24

Освещенность в точке M будет такой же, как и в отсутствие


Освещенность в точке M будет такой же, как и в

отсутствие экрана. Вследствие симметрии центральная светлая точка будет окружена кольцами света и тени «Пятно Пуассона» (вне границ геометрической тени).
Слайд 25