Колебания и волны. Оптика. Атомная и ядерная физика
§ 133. Объяснение дифракции по методу Френеля
жүктеу/скачать 6,71 Mb. Pdf көрінісі
|
| § 133. Объяснение дифракции по методу Френеля. Отступ-
ления от законов прямолинейного распространения света, при- меры которых приведены в предыдущем параграфе, получают простое объяснение с точки зрения волновой теории и являются естественным следствием этой теории. Действительно, наблю- даемое в каждом случае распределение света есть результат интерференции вторичных волн. Рассмотрим, например, прохождение света через круглое от- верстие DD в экране (рис. 276). Для того чтобы рассчитать интенсивность света в точке O, применим следующий вспомо- гательный прием. Проведем из точки O конические поверхно- сти OKL, OM N , OP Q и т. д. до пересечения с поверхностью сферической волны DCD. Длины образующих выберем так, что OL = OC + λ/2, ON = OL + λ/2 и OQ = ON + λ/2 и т. д. Другими словами, расстояние от точек C, L, N , Q, . . . до точки O возрастает на д л и н у п о л у в о л н ы (λ/2) света, падающего на отверстие. Поверхность волны DCD разобьется на кольцевые зоны. Площади этих зон практически одинаковы, ибо OC значительно больше λ/2. Но действие их в точке O различно. Действительно, разность хода до точки O между ка- кой-либо точкой первой зоны и соответствующей точкой второй зоны равняется λ/2. Поэтому световые волны от первой и второй зон, дойдя до O, будут взаимно ослабляться, так что в точке O действие первой зоны практически уничтожается действием второй зоны. Совершенно подобные же рассуждения покажут, что в точке O действие третьей зоны противоположно действию второй, действие четвертой — противоположно действию третьей 1 ) Приведенные фотографии осуществлены проф. В. К. Аркадьевым и заим- ствованы из его статьи. 340 Гл. XIV. Дифракция света Рис. 276. К объяснению явления дифракции на круглом отверстии. Внизу — схематическое изображение наблюдаемой картины: а) при нечетном числе зон; б) при четном числе зон и т. д. и вообще действия соседних зон практически уничтожают друг друга. Если отверстие DD таково, что в нем умещаются всего две зоны, то в точке O почти не будет света, ибо две соседние зоны взаимно ослабляют друг друга. Большая часть света будет распределена в о к р у г точки O, так что мы увидим т е м н о е п я т н о, о к р у ж е н н о е с в е т л ы м к о л ь ц о м. При размере отверстия в три зоны в точке O должен быть свет, ибо третья зона ослабит действие второй, и точка бу- дет освещена почти неослабленным действием полной первой зоны. С в е т л а я ц е н т р а л ь н а я т о ч к а б у д е т о х в а- Гл. XIV. Дифракция света 341
ч е н а т е м н ы м к о л ь ц о м, за которым вновь наблюдается просветление. Вообще при четном числе зон в центре будет темное пятно, окруженное чередующимися светлыми и темными кольцами; при нечетном числе зон — в центре светлее пятно, а ближайшее кольцо темное и т. д. Размеры этих колец тем меньше, чем больше диаметр отверстия, так что при большом диаметре темные и светлые кольца около центра чередуются настолько часто, что мы перестаем различать их и практически не замечаем явлений дифракции. Аналогичным образом могут быть поняты и другие, более сложные дифракционные картины. Так как расчет зон Френеля зависит от длины волны света, то, следовательно, и вид дифрак- ционной картины б у д е т з а в и с е т ь о т д л и н ы в о л н ы. Опыт вполне подтверждает это заключение. В частности, в бе- лом свете кольца будут цветными.
жүктеу/скачать 6,71 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|