Дифракция света (лекция №10)

1. Дифракция света

Лекция № 10

2. 1) Дифракция света. Принцип Гюйгенса-Френеля

Дифракция света – совокупность явлений, наблюдаемых при
распространении света в среде с резкими неоднородностями и связанных с
отклонением от законов геометрической оптики.
Принцип Гюйгенса – каждая точка, до которой
доходит волна в данный момент времени, служит
центром вторичных волн. Огибающая этих волн
определяет положение волнового фронта.
Принцип Гюйгенса – Френеля – волновое
возмущение в некоторой точке Р является
результатом
интерференции
когерентных
вторичных волн, излучаемых каждым элементом
волновой поверхности.
d K
A0 dS
cos t kr 0
r
K
A0 dS
cos t kr 0
r
s
A~
dS
r

3. 1) Дифракция Френеля и Фраунгофера

1 геометрическая оптика
b
1 дифракция Френеля
L
1 дифракция Фраунгофера
2

4. 2. Зоны Френеля

b1 b
b2 b1 1
b3 b2
2
b4 b3
2
2

5. 2. Зоны Френеля

rm2 a 2 ( a hm )2 ( b m )2 ( b hm )2
2
rm2 a 2 a 2 2ahm hm2
b bm m
2
2
ab
a b
m
A0 dS
dA K
r
A A1 A2 A3 A4 ....
Am
Am 1 Am 1
2
4
b2 2bhm hm2
2
bm
4
2( a b )
ab
ab
Sm Sm Sm 1
( m ( m 1 ) )
a b
a b
2ahm bm m
Sm 2 a hm
2
2
2bhm
hm
A1 A2 A3 ... Am 1 Am
A
A
A1 A1
A A
A
A2 3 3 A4 5 ....
2 2
2 2
2
A1
2

6. 2. Метод графического сложения амплитуд

Зонная пластинка

7. 3) Дифракция Френеля от простейших преград

Дифракция от круглого отверстия
rm2 2ahm hm2 2ahm
hm
bm
2( a b )
r0 rm
A A1 A2 A3 A4 .... Am
A1 A1
A
A2 3 ....
2 2
2
Am Am
Am 2
A
m нечетное
m
1
2
2
2
...
Am 1 Am 1
Am 3 A
Am m четное
m 2
2
2
2
A
A
A1 Am
2
2
ab
m
a b

8. 3) Дифракция Френеля от простейших преград

Дифракция от круглого диска
A Am 1 Am 2 Am 3 ...
Am 1 Am 1
A
Am 2 m 3 ...
2
2
2
A
A m 1
2

9. 4) Дифракция Фраунгофера от щели

d K
A dS
cos t kr 0
r
dA C dx
b
A0 dA C dx C b C
0
A0
b
dA
A0
dx
b
d
A0
2
cos( t
x sin ) dx
b
A
sin
b
sin
0
b
A0
2
cos t b sin
cos( t
x sin ) dx
0 b
b sin

10. 4) Дифракция Фраунгофера от щели

A
sin
b
sin
0
A
b sin
sin b sin
I I 0
b sin
sin
k
b
1 k
b
2
0 A A0
b sin k b sin k A 0

11. 4) Дифракция Фраунгофера от щели

0 0
b sin
2
b sin 2
b sin
3
3
2

12. 5. Дифракционная решетка

A A1 A2 ... AN
Условие максимума
d sin
2
d sin
Условие минимума
b sin k Ai 0
2 m d sin m
Добавочные минимумы
Amax N A
d sin
k'
N
k' 1,2,...,N 1, N 1,...,2 N 1,2 N 1,...

13. 5. Дифракционная решетка