Physel.ru

Физика, механика и т.п.

  • Full Screen
  • Wide Screen
  • Narrow Screen
  • Increase font size
  • Default font size
  • Decrease font size

§ 133. Объяснение дифракции по методу Френеля.

E-mail Печать PDF
Отступления от законов прямолинейного распространения света, примеры которых приведены в предыдущем параграфе, получают простое объяснение с точки зрения волновой теории и являются естественным следствием этой теории. Действительно, наблюдаемое в каждом случае распределение света есть результат интерференции вторичных волн.

Рассмотрим, например, прохождение света через круглое отверстие DD в экране (рис. 276). Для того чтобы рассчитать интенсивность света в точке О, применим следующий вспомогательный прием. Проведем из точки О конические поверхности OKL, OMN, OPQ и т. д. до пересечения с поверхностью сферической волны DCD. Длины образующих выберем так, что OL=OC+l/2, ON=OL+l/2 и   OQ=ON+l/2  и

Рис. 276. К объяснению явления дифракции на круглом отверстии. Внизу — схематическое изображение наблюдаемой картины: а) при нечетном числе зон; б) при четном числе зон
т. д. Другими словами, расстояние от точек С, L, N, Q, ... до точки О возрастает на длину полуволны (l/2) света, падающего на отверстие. Поверхность волны DCD разобьется на кольцевые зоны. Площади этих зон практически одинаковы, ибо ОС значительно больше l/2. Но действие их в точке О различно. Действительно, разность хода до точки О между какой-либо точкой первой зоны и соответствующей точкой второй зоны равняется l/2. Поэтому световые волны от первой и второй зон, дойдя до О, будут взаимно ослабляться, так что в точке О действие первой зоны практически уничтожается действием второй зоны. Совершенно подобные же рассуждения покажут, что в точке О действие третьей зоны противоположно действию второй, действие четвертой — противоположно действию третьей и т. д, и вообще действия соседних зон практически уничтожают друг друга. Если отверстие DD таково, что в нем умещаются всего две зоны, то в точке О почти не будет света, ибо две соседние зоны взаимно ослабляют друг друга. Большая часть света будет распределена вокруг точки О, так что мы увидим темное пятно, окруженное светлым кольцом. При размере отверстия в три зоны в точке О должен быть свет, ибо третья зона ослабит действие второй, и точка будет освещена почти неослабленным действием полной первой зоны» Светлая центральная точка будет охвачена темным кольцом, за которым вновь наблюдается просветление. Вообще при четном числе зон в центре будет темное пятно, окруженное чередующимися светлыми и темными кольцами; при нечетном числе зон — в центре светлее пятно, а ближайшее кольцо темное и т. д. Размеры этих колец тем меньше, чем больше диаметр отверстия, так что при большом диаметре темные и светлые кольца около центра чередуются настолько часто, что мы перестаем различать их и практически не замечаем явлений дифракции.

Аналогичным образом могут быть поняты и другие, более сложные дифракционные картины. Так как расчет зон Френеля зависит от длины волны света, то, следовательно, и вид дифракционной картины будет зависеть от длины волны. Опыт вполне подтверждает это заключение. В частности, в белом свете кольца будут цветными.
Рис. 276. К объяснению явления дифракции на круглом отверстии. Внизу — схематическое изображение наблюдаемой картины: а) при нечетном числе зон; б) при четном числе зон

Добавить комментарий

Защитный код
Обновить

You are here: