Дифракция Френеля на круглом отверстии

Сферическая волна, распространяющаяся из точечного источника монохроматического света S, встречает на своем пути экран с круглым отверстием, диаметр которого d=BC. Пусть Ф - фронт волны, который является частью поверхности сферы. Разобьем поверхность фронта на зоны Френеля (см. рис.2) так, что волны от соседних зон приходят в точку наблюдения М в противофазе

 

9) Дифракция от прямолинейного края полуплоскости Поместим на пути световой волны непрозрачную полуплоскость с прямолинейным краем. Расположим эту полуплоскость так, чтобы она совпала с одной из волновых поверхностей. На расстоянии b за полуплоскостью поставим параллельный ей экран, на котором возьмем точку Р. Разобьем открытую часть волновой поверхности на зоны, имеющие вид очень узких прямолинейных полосок, параллельных краю полуплоскости. Ширину зон выберем так, чтобы отсчитанные в плоскости рисунка расстояния от точки Р до краев любой зоны отличались на одинаковую величину ∆. При этом условии колебания, создаваемые в точке Р соединим зонами, будут отличаться по фазе на постоянную величину

Действие отверстия в точке наблюдения, находящейся на оси картины, зависит от того, сколько зон Френеля укладывается в отверстии. Если число зон нечетное – действие больше, чем без экрана. Больше всего – если открыта одна зона. Если открыта только первая зона, то, как видно из рисунка, амплитуда примерно в два раза больше, чем если бы был открыт весь фронт, а интенсивность – в четыре раза больше. Если открыто четное число зон – меньше, чем без экрана. Меньше всего – если открыты 2 зоны. Это все хорошо видно из графического рассмотрения (рис.4). Амплитуда определяется как длина вектора ON с началом в точке О, а конец – там, где кончается последняя открытая зона. Вокруг центральной точки будут темные и светлые кольца – это ясно из осевой симметрии картинки.

КОРНЮ СПИРАЛЬ- кривая, используемая для графич. вычисления распределения интенсивности при дифракции света на прямолинейном крае или на щели (дифракция Фраунгофера); состоит из двух симметричных ветвей, бесконечное число раз обвивающихся вокруг "фокусов" F и и неограниченно приближающихся к ним.

Зонная пластинка — плоскопараллельная стеклянная пластинка с выгравированными концентрическими окружностями, радиус которых совпадает с радиусами зон Френеля. Зонная пластинка «выключает» чётные либо нечётные зоны Френеля, чем исключает взаимную интерференцию (погашение) от соседних зон, что приводит к увеличению освещённости точки наблюдения. Таким образом, зонная пластинка действует как собирающая линза.

10) Дифракция Фраунгофера на одной щели За щелью расположена линза Л, в фокальной плоскости которой находится экран Э. Наличие линзы равносильно тому, что экран расположен как бы на "бесконечном" расстоянии от объекта. Если бы свет распространялся прямолинейно в соответствии с законами геометрической оптики, то в фокальной плоскости линзы получилась бы бесконечно узкая светлая полоса, проходящая через точку N₀ на экране Э. Но в соответствии с принципом Гюйгенса-Френеля каждая точка волнового фронта, достигающего плоскости, где расположена щель, является источником вторичных волн. Тогда лучи, идущие от всех этих вторичных источников под некоторым углом j к первоначальному направлению, образуют плоский волновой фронт и соберутся в фокальной плоскости линзы в т.N_j

Рассмотрим вначале две щели, на которые нормально падает плоская монохроматическая волна. Говоря о дифракции Фраунгофера, мы подразумеваем случай, когда наблюдение дифракционной картины производится на достаточно большом расстоянии от экрана с щелями. Количественный критерий дифракции Фраунгофера описывается следующей формулой: z >>d2/l, где z - расстояние от экрана с щелями до точки наблюдения. В непосредственной близости к щелям дифракционная картина будет описываться формулами Френеля.

11) Дифракционная решётка — оптический прибор, работающий по принципу дифракции света, представляет собой совокупность большого числа регулярно расположенных штрихов (щелей, выступов), нанесённых на некоторую поверхность Характеристики Одной из характеристик дифракционной решётки является угловая дисперсия. Предположим, что максимум какого-либо порядка наблюдается под углом φ для длины волны λ и под углом φ+Δφ — для длины волны λ+Δλ. Угловой дисперсией решётки называется отношение D=Δφ/Δλ. Выражение для D можно получить если продифференцировать формулу дифракционной решётки

Таким образом, угловая дисперсия увеличивается с уменьшением периода решётки d и возрастанием порядка спектра k.

дифракции можно пропустить свет от источника через очень малое отверстие или расположить экран на большом расстоянии от отверстия. Тогда на экране наблюдается сложная картина из светлых и темных концентрических колец.
- или направить свет на тонкую проволоку, тогда на экране будут наблюдаться светлые и темные полосы, а в случае белого света – радужная полоса.

Исследованиями структур кристаллов доказано, что указанные выше кристаллические решетки являются идеальными кристаллами. Реальные кристаллы имеют значительные отклонения в строении решетки

Формула вульфа-брегга 2 d sinθ m = m λ где d - межплоскостное расстояние, θ - угол скольжения. наиболее эффективными являются такие плоскости, в которых атомы расположены наиболее плотно.

13)ПОГЛОЩЕНИЕ СВЕТА - уменьшение интенсивности оптич. излучения при прохождении через к--л. среду за счёт взаимодействия с ней, в результате к-рого световая энергия переходит в др. виды энергии или в оптич. излучение др. спектрального состава. Зако́н Бугера — Ламберта — Бера — физический закон, определяющий ослабление параллельногомонохроматического пучка света при распространении его в поглощающей среде.

Закон выражается следующей формулой:

,

где — интенсивность входящего пучка, — толщина слоя вещества, через которое проходит свет, —показатель поглощения

Спектр поглощения — зависимость показателя поглощения вещества от длины волны (или частоты, волнового числа, энергии кванта и т. п.) излучения. Он связан с энергетическими переходами в веществе. Для различных веществ спектры поглощения различны.

14) Рассеяние света — рассеяние электромагнитных волн видимого диапазона при их взаимодействии с веществом. При этом происходит изменение пространственного распределения, частоты, поляризации оптического излучения, хотя часто под рассеянием понимается только преобразование углового распределения светового потока.

Молекулярное рассеяние света (релеевское рассеяние света) представляет собой обширную область молекулярной оптики и молекулярной физики. Монография подводит итог современным теоретическим и экспериментальным исследованиям молекулярного рассеяния света в газах, жидкости и твердых телах.

15) Диспе́рсия све́та (разложение света) — это явление, обусловленное зависимостью абсолютного показателя преломлениявещества от частоты (или длины волны) света (частотная дисперсия), или, то же самое, зависимость фазовой скорости света в веществе от длины волны (или частоты). Экспериментально открыта Ньютоном около 1672 года, хотя теоретически достаточно хорошо объяснена значительно позднее. нормальной дисперсии света (с ростом частоты ν показатель преломления n увеличивается). Нормальная дисперсия наблюдается у веществ, прозрачных для света. аномальной, если т.е. с ростом частоты ν показатель преломления n уменьшается. Аномальная дисперсия наблюдается в областях частот, соответствующих полосам интенсивного поглощения света в данной среде. В электронной теории дисперсия рассматривается как результат взаимодействия электромагнитных волн с заряженными частицами, входящими в состав вещества и совершающими вынужденные колебания в переменном электромагнитном поле волны. Для оптической области спектра: и .