Геометриялық оптика түсініктері. Жарықтың таралу заңы

Егер Френель зоналар саны жұп болса, яғни

онда В нүктеде дифракциялық минимум (толық қараңғы), бақыланады.

Егер Френель зоналар саны тақ болса, яғни

аsin (2)

онда дифракциялық максимум бақыланады.

бағытта центрлік максимум бақыланады, өйткені В нүктесінде саңылаудың кез-келген бөліктері беретін тербелістер (1)-ші шарттан экрандағы амплитудасы нольге тең нүктелердің бағытын анықтауға болады. Ал (2)-ші шарттан максимумдар бағытын анықтауға болады. Бірақта Френель зоналары көмегімен дифракциялық бейнені есептеу жуықтау әдісі болып табылатындығын білуіміз қажет.

Экранда интенсивтіліктің таралуының дифракция бұрышына тәуелділігі. дифракциялық спектрді береді. Жарық энергиясының негізгі бөлігі центрлік максимумда орналасады.

Дифракция бұрышы өскен сайын қосымша максимумдар интенсивтілігі кілт төмендейді, (максимумдардың салыстырмалы интенсивтілігі I₀:I₁:I₂:…=1:0.047:0.017:…).

Саңылауды монохромат емес ақ жарықпен жарықтандырғанда центрлік максимум ақ жолақ болып көрінеді, ал қосымша максимумдар түрлі-түсті болады. (2)-ші шарттан кез-келген m үшін максимум шарты әр -ға әр түрлі болады. Сондықтан центрлік максимумның оң жағы мен сол жағында 1-ші ретті (m=1), екінші ретті (m=2) және одан жоғарғы ретті максимумдар байқалады. Олардың күлгін шеттері дифракциялық бейненің центріне бағытталған.

Саңылау ені кемігенде центрлік максимум теңеледі. (1-ші теңдеу бойыншабұрыштар өседі, олар бірінші ретті максимумға сәйкес болғандықтан центрлік максимумды шектейді); Бұл кезде жарықтылық кемиді.

Осы тұжырымдар басқа максимумдарға да жатады. Саңылау ені өскен сайын (а >) дифракциялық жолақтар жіңішке, интенсивті болады және жолақтар саны өседі. а>> үлкен болса, жарық түзу сызықпен таралады; атең болса, (ол sin және =)центрлік максимум шексіздікке жайылады және экран бір қалыпты жарықталынады.

3-сурет
Саңылауға жарықтың паралель жарық шоғы көлбеу түскенде (3-сурет) минимумдер (максимумдер) бағыттарын бұрын көрсеткендей есептеу керек. Суретте көрсетілген екі сәу­лелердің жол айырымы:

Мұндағы ₀-жарық шоғының саңылаудың бетіне түсу бұрышы, осыдан дифракциялық минимумның (1)-шарты келесіге түрге ауысады:

Саңылаудағы Фраунгофер дифракциясы үшін экранда интенсивтіліктің таралуы дифракцияланатын шоқтардың бағытымен анықталады.

Екі саңылаудағы дифракциялық бейне келесі шартпен анықталады

Бас минимумдар a sinφ= λ, 2λ, 3λ,…

Қосымша минимумдар d sinφ= λ/2, 3/2λ, 5/2λ, …

Бас максимумдар d sinφ=0, λ, 2λ, 3λ,…,

яғни екі бас максимумдар арасында қосымша минимум орналасады, ал максимумдар бір саңылау жағдайынан гөрі жіңішкерек болады.

Аналогия бойынша саңылау саны N болғанда, қосымша минимумдар саны (N –1)-ге тең болады. Бір жазықтықта жатқан және мөлдір емес аралықтармен бөлінген ендері тең параллель саңылаулар жүйесін бір өлшемді дифракциялық тор деп атайды. Саңылау мен оның мөлдір емес аралықтарының а және b ендерінің қосындысы (d=a+b) дифракциялық тордың тұрақтысы деп аталады. Тордағы дифракция бейнесі саңылаулардан келген толқындардың өзара интерференциясы нәтижесімен анықталады.