Білім беру бағдарламасы бойынша оқитын студенттерге арналған дәрістер жинағы Алматы 2021
Френель және Фраунгофер дифракциясы
жүктеу/скачать 1,3 Mb. Pdf көрінісі
|
|
6.4 Френель және Фраунгофер дифракциясы Дифракцияның екі түрі бар: Фраунгофер және Френель. Бірінші жағдайда тосқауылға параллель сәулелер (жазық толқын - бір жазықтықта толқын бетінің әр нүктесінде тербелістері бірдей), ал екіншісінде сфералық толқындар (бір сфера бетінің әр нүктесінде тербелістер фазасы бірдей) келіп түседі. Егер жарық дифракцияланатын бөгет жарық көзі мен бақылау нүктесіне жақын болса, онда байқалатын жарық дифракциясы Френель дифракциясы немесе тоғысатын сәулелер дифракциясы деп аталады. Енді жарықтың кішкене дөңгелек саңылаудан өткенде дифракциялануын қарастырайық (6.2 cурет). 6.2 сурет Айталық, S жарық көзінен жарық толқындары таралып жатсын. Осы толқындық беттің біреуі М болсын. Толқынның таралу жолына кішкене саңылауы бар РQ тосқауылын қояйық. Тосқауылдан r қашықтықта Э экран орналасқан. Сонда осы экранның С нүктесіндегі жарықталынуы қалайша өзгереді, соны жоғарыда айтылған Френель принципі бойынша түсіндірейік. Ол үшін М толқындық бетті Френель аймақтарына бөлейік. Сонда көршілес екі аймақтың сәйкес нүктелерінің С нүктесінен қашықтықтарының айырымы жарты толқын ұзындығына тең болса, С нүктесіне сондай нүктелерден келген тербелістердің фазалары қарама - қарсы болады, сондықтан көршілес зоналар бір - бірінің әсерінен жарықты әлсіретеді. Егер саңылауға екі аймаққа ғана сиса, онда С нүктесінің жарықталынуы өте нашар, тіпті жарық жоқ деуге болады, өйткені ол аймақтардың сәйкес нүктелерінен келген жарық тербелістердің фазалары қарама - қарсы, сондықтан олар бірін - бірі өшіреді. Яғни, саңылау ауданына санаулы ғана аймақ сиятын болып, олардың саны жұп болса, онда С нүктесінің жарықталынуы жарық еркін таралғаннан нашар болып көрінеді. 30 Егер саңылаудың ауданына сиған аймақтар саны тақ және шақтаулы болса, онда С жарықталынуы жарық еркін таралғандағыдан күшті болады, ал саңылаға бір ғана аймақ сиятын болса, онда С нүктесінің жарықталынуы максимал болады. Сол сияқты саңылауға сиятын аймақтар саны саңылаудың өлшемдеріне байланысты. Егер саңылаудан жарық көзі мен бақылау нүктесіне дейінгі аралықтар тұрақты болған жағдайда саңылау жайлап үлкейтілсе, онда одан өтетін аймақтар саны көбейеді, олардың саны тақ болғанда С нүктесінің жарықталынуы күшейеді, жұп болғанда бәсеңдейді. Саңылауға сиятын аймақтар саны С нүктесінің саңылаудан қашықтығына да байланысты. Егер С нүктесі саңылауға жақындатылса аймақтың ауданы кішірейеді де, саңылауға сиятын аймақтар саны артады, олардың жұп-тақ болуына байланысты байқалған нүкте не жарық, не күңгірт болады. Сөйтіп ОС түзуінің бойында жатқан нүктелердің кейбіреулері жарық болса, кейбіреулері күңгірт болады. Фраунгофер дифракциясы (немесе параллель сәулелердің дифракциясы) жарық көзі мен бақылау нүктесі дифракция туғызатын тосқауылдан шексіз алыстаған кезде байқалады. Дифракциялардың осындай түрі әдетте жинағыш линза көмегімен жүзеге асады. Параллель сәулелердің тар саңылаулардан өткендегі дифракциялануын (6.3 сурет) қарастырайық. Жазық монохроматтық жарық толқыны АВ бөгетіндегі, ені а тар саңылау жазықтығына қалыпты түседі. Сөйтіп түскен жарық толқыны жазық бетінің саңылауы арқылы бір бөлігі ғана өте алады. Сонда толқындық беттің саңылаудың жазықтығына дәл келіп тұрған барлық бөліктерінің тербеліс фазалары бірдей болады. Гюгенс принципі бойынша толқындық беттің бұл бөлігінің әрбір нүктесі тербеліс көздері болып, олардан барлық жаққа тербеліс таралады. Сонда сәулелердің бастапқы бағытынан φ бұрышқа ауытқыған сәулелер Л жинағыш линзаның бас фокус жазықтығында ( Э экрандағы С нүктесі) тоғысады, тоғысу нүктесінде дифракциялық көрініс пайда болады. Сонда ені а болатын саңылаудан өткен екі шеткі сәулелердің оптикалық жолдар (суреттегі Δ) айырымы . sin а = (6.17) Толқындық беті МN бағытына перпендикуляр, бір бірінен қашықтықтағы 2 -ге тең, бірнеше параллель жазықтықтар жүргізіп Френель аймақтарын бөлеміз. 31 6.3 сурет Егер берілген φ бағытына қарап бөгелгенде саңылау жұп аймақтарға бөлінсе, онда сол бағытпен таралған жарық тербелістері бірін бірі өшіреді,өйткені әрбір тақ аймақтың әсерінен оған көршілес екі жұп аймақтың әсерлері жойып жібереді. Ал саңылау тақ аймақтарға бөлінсе, онда алынған бағытта таралған жарық тербелістері қосылғанда бірін бірі күшейтеді. Саңылауға сиятын Френель аймақтарының саны сәулелердің бастапқы бағытынан φ ауытқу бұрышына, а саңылау еніне және түскен толқынның 𝜆 ұзындығына тәуелді. Олай болса,аймақтар саны жұп болса, онда С бақылау нүктесіндегі жарық нашар болып көрінеді де оның минимум шарты: жүктеу/скачать 1,3 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|