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

Волновая поверхность света

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 ds. Амплитуда сферической волны убывает с расстоянием r от источника  по закону 1 / r формулу.

аналитическое выражение принцип Гюйгенса - Френеля

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.

Дифракция Фраунгофера

Рис. 5.3.2. Дифракция Фраунгофера

Различают два случая дифракции:

  1. 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

  2. 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.

Оставить комментарий к «Дифракция Френеля и Фраунгофера»