Дифракция света

Август 22, 2022

Главная
Физика
Дифракция света

Содержание

2. Плетнев П. М.
3. § 1. Принцип Гюйгенса-Френеля Этот принцип положен в основу теории о дифракции. Принцип Гюйгенса ( XVII
4. * S0 B r φ ds S Плетнев П. М. Таким образом, интенсивность световой энергии -
5. Первая задача, которая была решена с позиции волновой теории и принципа Гюйгенса-Френеля – это доказательство прямолинейности
6. S0 * Плетнев П. М. ℓ ℓ+2 ℓ+ φ B Зона 1 Зона 2 Зона 3
7. Плетнев П. М. Расстояние от точки B до любой зоны будет определяться по выражению (3) ,
8. можно записать:
9. Плетнев П. М. Это означает, что действие всей волновой поверхности эквивалентно половине центральной зоне – это
10. Плетнев П. М. §3. Методы получения дифракции Различают: Дифракцию сферических волн (близко от источника) по Френелю.
11. Плетнев П. М. (10)
12. Имеем: Это означает, что в точке B должен наблюдаться max В центре, напротив диска будет светлое
13. Плетнев П. М. 2. Дифракция Фраунгофера (в 1825 г.) а) дифракция от одной щели Если число
14. Плетнев П. М. б)дифракция на дифракционной решетке Дифракционная решетка – это система, состоящая из большого числа
15. Плетнев П. М. Дифракция от каждой щели здесь присутствует, как и в случае (а), но она
17. Плетнев П. М. Учитывая условие дифракции , можно предположить, что дифракционная картина будет наблюдаться для длин
19. Скачать презентацию

Слайд 2

Плетнев П. М.

Слайд 3

§ 1. Принцип Гюйгенса-Френеля
Этот принцип положен в основу теории о дифракции.
Принцип

Гюйгенса ( XVII в.) состоял в том, что каждая точка фронта является источником вторичных волн, распространяющихся с характерной для данной среды скоростью – v. Принцип Гюйгенса решал задачу о направлении распространения светового фронта (рис.).

Плетнев П. М.

Слайд 4

*
S0
B
r
φ
ds
S
Плетнев П. М.
Таким образом, интенсивность световой энергии - I ,как функция

от ds, φ, r определяется :
I=|E|2=f (ds,φ,r) (2)

любой источник света - - можно заменить системой фиктивных
вторичных источников -
вторичные источники - - когерентны между собой и волны от них
могут интерферироваться.
мощности этих вторичных излучателей одинаковы.

Слайд 5

Первая задача, которая была решена с позиции волновой теории и принципа

Гюйгенса-Френеля – это доказательство прямолинейности распространения света. Рассмотрим эту задачу с помощью «метода зон Френеля».
§2. Метод зон Френеля
Расчет суммарного действия всех точек (вторичных источников) фронта по выражению (1) весьма сложен. Френель предложил изящный метод разделения фронта волны на «зоны», при этом волны от соседних зон должны приходить в точку наблюдения (B) в противофазах и ослаблять друг друга. В этом суть этого метода.
Изобразим метод «зон Френеля» схематично рисунком; разобьем фронт сферической волны на зоны 1, 2, 3 и т.д., при этом расстояния от точки В до двух соседних зон различаются на λ/2. Такое различие (разность хода двух лучей от соседних зон) соответствует условию min интерференции при наложении двух когерентных волн.
Определим результирующую амплитуду излучения в точке В с помощью метода зон Френеля, исходя из следующих рассуждений.

Плетнев П. М.

Слайд 6

S0
*
Плетнев П. М.
ℓ
ℓ+2
ℓ+
φ
B
Зона 1
Зона 2
Зона 3

Слайд 7

Плетнев П. М.
Расстояние от точки B до любой зоны будет определяться

по выражению (3)

, где k=1,2,3,…; (номер зоны)

по изменению амплитуды:

Слайд 8

можно записать:

Слайд 9

Плетнев П. М.
Это означает, что действие всей волновой поверхности эквивалентно
половине

центральной зоне – это луч! Т.е. свет распространяется
прямолинейно. Что и требовалось доказать с позиции волновой теории.
Можно определять радиус любой зоны по выражению:
где – расстояние от источника до зоны,
– расстояние от фронта волны до точки наблюдения.
Пример:
Чему равен радиус центральной зоны при условии: R = 1 м,
λ = 5,5 · 10-7 м ?
k=1,
rk≈ 0,5 мм – это точка!

(8)

Слайд 10

Плетнев П. М.
§3. Методы получения дифракции
Различают:
Дифракцию сферических волн (близко от источника)

по Френелю.
Дифракцию плоских волн (далеко от источника) по Фраунгоферу.
1. Дифракция по Френелю от простейших преград
а) от круглого малого отверстия
Расчет:
Если: , при нечетном числе зон будет max (светло).
Если: , при четном числе зон будет min (темно).

ℓ+ k

max

min

ℓ

Слайд 11

Плетнев П. М.
(10)

Слайд 12

Имеем:
Это означает, что в точке B должен наблюдаться max
В центре, напротив

диска будет светлое пятно (max.).
Ученый Пуассон этот эффект заметил из волновой теории
Френеля, а Арго опытом доказал этот эффект. Волновая природа
света была признана учеными !!!!!!!

(11)

Слайд 13

Плетнев П. М.
2. Дифракция Фраунгофера (в 1825 г.)
а) дифракция от одной

щели
Если число зон в щели будет четным, т.е. N=2·k , (k=1,2,3…), то они погасят друг друга и будет min (темно).
При нечетном числе зон, т.е. N=2·k+1, (k=1,2,3…)одна зона будет светить – max.

Ширина щели:
а ≈(3 ÷ 5) ·λ – малая щель
Делим щель на зоны Френеля через λ/2, тогда число зон в щели можно определить как:
где а·sinφ = DC (по рисунку)

(13)

(14)

условие min.

условие max.

Дифракция по Фраунгоферу (в 1825 г.)

Слайд 14

Плетнев П. М.
б)дифракция на дифракционной решетке
Дифракционная решетка – это система, состоящая

из большого числа одинаковых по ширине и параллельных друг другу щелей, лежащих в одной плоскости и разделенных непрозрачными промежутками равными по ширине.

Характеристики дифракционной решетки:
1.Период (постоянная) решетки – это размер штриха d=a+b (15)
2.Число штрихов на единицы длины – N. Зная величину единицы
длины – и N можно оценить d= /N (16)

Слайд 15

Плетнев П. М.
Дифракция от каждой щели здесь присутствует, как и в

случае (а), но она дополняется интерференцией дифракционных пучков от всех щелей (происходит взаимодействие световых пучков от всех щелей). Это дает сильный эффект на дифракционной картине. Максимумы четко выражены и разделены большими темными промежутками.
Условия max. и min. будут определятся известными общими выражениями:
max.: k=0,1,2,3…
min.:

(17)

где - это оптическая разность хода лучей от щелей, для двух соседних щелей из рисунка следует :

Слайд 16

Слайд 17

Плетнев П. М.
Учитывая условие дифракции , можно предположить, что дифракционная картина

будет наблюдаться для длин волн не менее 10-10 м. Такой λ обладает рентгеновское излучение.
Русский ученый Вульф и английские физики У.Г. и У.Л. Брэгги независимо друг от друга предложили простой метод расчета дифракционных рентгеновских лучей в кристаллах, предполагая, что дифракция рентгеновских лучей – это результат их отражения от системы параллельных кристаллографических плоскостей.

Δ ≲ λ

Дифракция света

Содержание

Плетнев П. М.

§ 1. Принцип Гюйгенса-ФренеляЭтот принцип положен в основу теории о дифракции.Принцип

*S0BrφdsSПлетнев П. М.Таким образом, интенсивность световой энергии - I ,как функция

Первая задача, которая была решена с позиции волновой теории и принципа

S0*Плетнев П. М.ℓℓ+2ℓ+φBЗона 1Зона 2Зона 3

Плетнев П. М.Расстояние от точки B до любой зоны будет определяться

можно записать:

Плетнев П. М.Это означает, что действие всей волновой поверхности эквивалентно половине

Плетнев П. М.§3. Методы получения дифракцииРазличают:Дифракцию сферических волн (близко от источника)

Плетнев П. М.(10)

Имеем:Это означает, что в точке B должен наблюдаться maxВ центре, напротив

Плетнев П. М.2. Дифракция Фраунгофера (в 1825 г.)а) дифракция от одной

Плетнев П. М.б)дифракция на дифракционной решеткеДифракционная решетка – это система, состоящая

Плетнев П. М.Дифракция от каждой щели здесь присутствует, как и в

Плетнев П. М.Учитывая условие дифракции , можно предположить, что дифракционная картина

Похожие презентации

§ 1. Принцип Гюйгенса-Френеля
Этот принцип положен в основу теории о дифракции.
Принцип

*
S0
B
r
φ
ds
S
Плетнев П. М.
Таким образом, интенсивность световой энергии - I ,как функция

S0
*
Плетнев П. М.
ℓ
ℓ+2
ℓ+
φ
B
Зона 1
Зона 2
Зона 3

Плетнев П. М.
Расстояние от точки B до любой зоны будет определяться

Плетнев П. М.
Это означает, что действие всей волновой поверхности эквивалентно
половине

Плетнев П. М.
§3. Методы получения дифракции
Различают:
Дифракцию сферических волн (близко от источника)

Плетнев П. М.
(10)

Имеем:
Это означает, что в точке B должен наблюдаться max
В центре, напротив

Плетнев П. М.
2. Дифракция Фраунгофера (в 1825 г.)
а) дифракция от одной

Плетнев П. М.
б)дифракция на дифракционной решетке
Дифракционная решетка – это система, состоящая

Плетнев П. М.
Дифракция от каждой щели здесь присутствует, как и в

Плетнев П. М.
Учитывая условие дифракции , можно предположить, что дифракционная картина