Explicarea difracție a luminii - școală

Fenomenul de difracție de lumină numită abatere de lumină de la direcția de propagare rectilinie atunci când trece pe lângă obstacol. După cum arată experiența, lumina în anumite condiții, pot merge în umbra geometrică. Dacă obstacolul se află pe traiectoria circulară a fasciculului paralele de lumină (disc circular, o minge sau o deschidere circulară într-un ecran opac). pe ecran, situat la o distanță considerabilă de obstacol, există model de difracție - un sistem de inele de lumină și întuneric alternativ. Dacă obstacolul este liniar (marginea firului fantă a ecranului). pe ecran, un sistem de franje de difracție paralele.

Efectele de difractie au fost bine cunoscute, chiar și în timpul lui Newton, ci pentru a le explica pe baza teoriei corpusculare a luminii era imposibil. Prima explicație calitativă a fenomenului de difracție bazate pe reprezentări val au fost date de către om de știință britanic T. Young. Indiferent de om de știință său francez, A. Fresnel a dezvoltat o teorie cantitativă a fenomenelor de difracție (1818). Baza teoriei Fresnel pe principiul Huygens, adăugând la ideea lui de interferența undelor secundare. Principiul Huygens în forma sa originală poate găsi numai fronturile de undă ale situației uneori ulterioare, adică, pentru a determina direcția de propagare a undei. În esență, acesta a fost principiul opticii geometrice. Ipoteză despre plicul Huygens Fresnel înlocuiește valuri secundare prevederi clare fizic ca undele secundare care vin la punctul de observație, interfera unele cu altele. Principiul Huygens-Fresnel a reprezentat, de asemenea, o anumită ipoteză, dar experiența ulterioară a confirmat valabilitatea acesteia. Într-un număr de cazuri, practic, importante soluția problemelor de difracție pe baza acestui principiu, dă un rezultat destul de bun.

Principiul Huygens-Fresnel. ΔS1 și ΔS2 - elemente wavefront, și - normal.
Să presupunem că S este o poziție de suprafață a Wavefront la un moment dat. Pentru a determina oscilații la un punct P, cauzat de unda Fresnel trebuie să determine mai întâi oscilații cauzate în acest moment undele secundare individuale care sosesc la ea din toate elementele suprafeței S (ΔS1, ΔS2, și așa mai departe. D.). și apoi adăugați aceste oscilații bazate pe amplitudinile și fazele acestora. Acesta ar trebui să ia în considerare doar acele elemente ale suprafeței de undă S, care nu este obstrucționată de nici un obstacol.

Să considerăm, de exemplu, o problemă de difracție simplă de trecere unde plane monocromatice dintr-o sursă aflată la distanță printr-o mică deschidere circulară de rază R într-un ecran opac

Difracția unui val de avion pe ecran cu o gaură rotundă.
Punctul de observație P este pe axa de simetrie, la o distanță L de pe ecran. În conformitate cu principiul Huygens-Fresnel fie mental populează suprafața de undă care coincide cu planul găurilor, surse secundare, din care undele ating punctul P. Ca urmare, interferența undelor secundare la punctul P apare o oscilație rezultantă, amplitudinea care pătrat (intensitate) ar trebui să fie determinată de valorile date λ lungime de undă, A0 amplitudinea undei incidente și geometria problemei. Pentru a facilita calcularea Fresnel propuse pentru a împărți unda de suprafață undei incidente la locul de obstacole în zona inelară (zona Fresnel), prin următoarea regulă: distanța de la granițele zonelor adiacente la punctul P trebuie să fie pe diferite val poldliny, adică

Atunci când se uită la suprafața de undă din punctul P, limitele zonelor Fresnel vor constitui cercuri concentrice

Deci, în optica λ <