Колебания и волны. Оптика. Атомная и ядерная физика
§ 132. Простейшие дифракционные явления
жүктеу/скачать 6,71 Mb. Pdf көрінісі
|
| § 132. Простейшие дифракционные явления. Простейший
случай н а р у ш е н и я законов геометрической оптики был опи- сан в § 80, где было показано, что в случае прохождения света через очень малое отверстие не соблюдается правило прямо- линейного распространения: свет на краях отверстия заметно отклоняется в стороны, огибая края. Такого рода о г и б а н и е можно при внимательном наблюдении обнаружить при отбрасы- вании на экран тени от любого препятствия, даже если оно не очень мало. Но так как угол отклонения света от направления прямолинейного распространения обычно невелик, то наблюде- ние облегчится, если экран расположить далеко от препятствия. Так, свет, идущий от небольшого яркого источника через круглое отверстие диаметра d (рис. 274, а), должен по правилам геометрической оптики дать на экране M M резко ограниченный светлый кружок на темном фоне (рис. 274, б). Такая картина и наблюдается практически при обычных условиях опыта. Но ес- ли расстояние от отверстия до экрана в несколько тысяч раз превосходит размеры отверстия, то удается наблюдать важные детали явления: образуется более сложная картина, которая состоит из совокупности светлых и темных концентрических колец, постепенно переходящих друг в друга (рис. 274, в). При другом соотношении между диаметром отверстия и расстоянием Гл. XIV. Дифракция света 337
до экрана в центре картины может быть темное пятно. Этот случай особенно наглядно характеризует волновые свойства све- та и совершенно необъясним с позиции геометрической оптики (подробнее см. § 133). Рис. 274. Дифракции от круглого отверстия: а) схема опыта; б) вид тени, когда диаметр отверстия d сравним с расстоянием D от отверстия до экрана; в) вид тени, когда диаметр отверстия d в тысячи раз меньше расстояния D от отверстия до экрана Таким образом, для наблюдения описанного случая дифрак- ции надо применить или очень малое отверстие (сотые доли миллиметра, если мы хотим сделать опыт на лабораторном столе) или прибегнуть к расположению экрана на большом расстоянии от отверстия (сотни метров, если мы хотим работать с отверсти- ями в несколько миллиметров). Точно так же при освещении маленьким источником доста- точно больших непрозрачных предметов, расположенных сравни- тельно недалеко от экрана, получаем вполне резкие тени. Но ес- ли расстояние от предмета до экрана значительно превосходит размеры предмета, то тень приобретает сложный характер. На рис. 275, а изображена тень от прямолинейного предмета (проволочки или карандаша), отброшенная на отдаленный экран.
338 Гл. XIV. Дифракция света Внутри тени наблюдаются области, куда заходит свет, а края тени окаймлены рядом светлых и темных полос. На рис. 275, б изображена тень от шурупа, полученная в таких же условиях. Сложный характер картины показывает, что свет значительно Рис. 275. Фотографии дифракционных картин (тень отбрасывается на экран): а) дифракция от проволоки (I) и карандаша (II); б) дифракция от шурупа; в) дифракция от руки, держащей тарелку, при различном расстоянии от руки до экрана
Гл. XIV. Дифракция света 339
уклоняется от прямых линий, загибаясь около краев и давая ряд светлых и темных областей, лишь отдаленно напоминающих резкую тень, подобную предмету. На рис. 275, в изображена тень руки, держащей тарелку. Опыты были осуществлены в 1912 г. В. К. Аркадьевым и А. Г. Калашниковым в Московском универ- ситете и проводились с уменьшенной моделью руки с тарелкой. Расстояния от модели до экрана, проставленные на рисунке, пересчитаны для опыта с тарелкой натуральной величины. Чем дальше расположен экран, тем меньше сходство между очерта- ниями тени и предмета 1 ).
распространения света получили название дифракции света. жүктеу/скачать 6,71 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|