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.