Обяснение на дифракция на светлината - училище

Light явление дифракция нарича светлина отклонение от праволинейно разпространение при преминаване в близост до препятствието. Тъй като опитът сочи, светлината при определени условия могат да отидат в геометрична сянка. Ако препятствието е разположен на кръгъл пътя на светлинния лъч паралелно (кръгъл диск, топка или кръгова отвор в непрозрачен екран). на екрана, който се намира на значително разстояние от препятствието, има дифракция - система от редуващи се светли и тъмни пръстени. Ако препятствието е линейна (прорез резба край на екрана). на екрана, система от паралелни дифракционни ресни.

Дифракционни ефекти са добре известни, дори във времето на Нютон, но и да ги обяснят на базата на еритроцитите теория на светлината беше невъзможно. Първият качествено обяснение на явлението дифракция на базата на вълна представяния бяха дадени от британския учен Т. Young. Независимо от френския си учен А. Френел разработен количествена теория на дифракционни явления (1818). В основата на теорията на Френел на принципа на Хюйгенс, като към неговата идея за намесата на вторични вълни. принцип на Хюйгенс "в първоначалния му вид може да се намери само на вълните фронтовете на ситуацията в следващите пъти, това е, за да се определи посоката на разпространение на вълната. По същество, това е на принципа на геометричната оптика. Хипотеза за плика Хюйгенс Френел заменя вторични вълни физически ясна разпоредба, че вторичните вълни, идващи към точката за наблюдение, да си влияят взаимно. принцип на Хюйгенс-Френел също представена определена хипотеза, но последващ опит е потвърдил валидността му. В редица практически важни случаи решаването на проблемите на дифракция на базата на този принцип, дава доста добър резултат.

принцип на Хюйгенс-Френел. ΔS1 и ΔS2 - Wavefront елементи, и - нормално.
Да предположим, че S е повърхностна позиция на фронт на вълната в някакъв момент. За да се определи трептения в точка P, причинено от вълна Френел първо трябва да се определи трептения, причинени в този момент отделните вторични вълни, които пристигат на него от всички елементи на повърхността S на (ΔS1, ΔS2, и така нататък. Г.). и след това да добавите тези трептения на базата на техните амплитуди и фази. Тя трябва да вземе под внимание само онези елементи от вълна на повърхността S, който няма да бъде препятствано от всяко препятствие.

Да разгледаме като пример прост проблем дифракция на преминаване монохроматичен плоска вълна от отдалечен източник през малък кръгъл отвор с радиус R в непрозрачен екран

Дифракция на плоска вълна на екрана с кръгла дупка.
точка на наблюдение Р е по оста на симетрия на разстояние L от екрана. В съответствие с принципа на Хюйгенс-Френел бъде психически пренесат повърхност вълна съвпада с равнината на отворите, вторични източници, от които вълни достигат точка P. В резултат на намесата на вторични вълни в точка Р се появява Получената колебание, амплитудата на които квадрат (интензитет) трябва да се определя от стойности, дадени λ дължина на вълната, на амплитудата A0 на вълната на падащата и геометрията на проблема. За да се улесни изчисляването на Френел предложи да се разделят на повърхността на вълната инцидент вълна по местонахождението на препятствия в пръстеновидно зона (Френел зона) от следното правило: разстояние от границите на съседни зони до точка Р трябва да бъде по-различно poldliny вълна, т.е.

При търсене на повърхността на вълната от точка Р, на границите на зоните Френеловите ще представляват концентрични кръгове

Така че в оптика λ <