Дифракция Френеля и Фраунгофера

Явление дифракции волн может быть объяснено с помощью принципа Гюйгенса. Однако принцип Гюйгенса не дает никаких указаний об амплитуде, а следовательно и об интенсивности волн, распространяющихся в различных направлениях. Этот недостаток был устранен Френелем, который дополнил принцип Гюйгенса представлением об интерференции вторичных волн. Учет амплитуд и фаз вторичных волн позволяет найти амплитуду результирующей волны в любой точке пространства.

С помощью усовершенствованного им принципа Френелю удалось дать удовлетворительное объяснение ряда дифракционных явлений, а также устранить одно из основных затруднений волновой теории

Рис. 5.3.1. Волновая поверхность света, распространяющегося от некоторого источника

света и показать, как согласуется волновая природа с наблюдающимся на опыте прямолинейным распространением света. Пусть S на рис. 5.3.1. представляет собой одну из волновых поверхностей света, распространяющегося от некоторого  источника.
Амплитуда светового колебания в точке Р, лежащей  перед  этой  поверхностью, может быть согласно Френелю найдена  из  следующих  соображений. Каждый элемент  поверхности служит  источником  вторичной  сферической  волны,   амплитуда которой пропорциональна  величине  элемента . Амплитуда сферической волны убывает с  расстоянием r от источника  по закону  формулу.

Формулу можно рассматривать как аналитическое выражение принцип Гюйгенса — Френеля . Вычисления по формуле представляют собой в общем случае чрезвычайно трудную задачу. Однако, как показал Френель, в случаях, отличающихся симметрией, нахождение амплитуды результирующего колебания может быть осуществлено простым алгебраическим или геометрическим суммированием.

Рис. 5.3.2. Дифракция Фраунгофера

Различают два случая дифракции. Если источник света и точка наблюдения Р расположены от препятствия настолько далеко, что лучи, падающие на препятствие, и лучи, идущие в точку Р, образуют практически параллельные пучки, говорят о дифракции Фраунгофера или о дифракции в параллельных лучах .
В противном случае говорят о дифракции Френеля. Дифракцию Фраунгофера  можно  наблюдать, поместив за источником света S и перед точкой наблюдения Р по линзе так, чтобы точки S и P оказались в фокальной плоскости соответствующей линзы.