Дифракция волн и света

Под дифракцией понимают совокупность явлений, наблюдаемых при распространении света в среде с резкими неоднородностями и связанных с отклонениями от законов геометрической оптики.

Дифракция света проявляется в отклонении световых лучей от прямолинейного распространения на препятствиях, сравнимых с размерами длины волны света . (заход в область геом. тени). При законы волновой оптики переходят в законы геометрической оптики, потому что - световых волн мало наблюдать дифракцию можно в специальных созданных условиях.

Физических различий между дифракцией и интерференцией нет. Считается, что суперпозиция волн от нескольких дискретных когерентных источников – интерференция, а от когерентных источников, расположенных непр-но – дифракция.

Если расстояние от препятствия до источников света S и до точки наблюдения Р велико, что лучи , идущие в точку Р, практически параллельны, то говорят и дифракции Фраунгофера (или дифракция в параллельных лучах).

Во всех остальных случаях имеем дело с дифракцией Френеля. Качественно поведение любых волн за преградой описывается принципом Гюйгенса.

Если известен фронт волны в момент времени t, то фронт волны в момент времени можно получить как огибающую от вторичных волн, рассматривая каждую точку среды, до которой дошло возбуждение в момент времени t как их источник.

Френель дополнил принцип Гюйгенса представлением об интерференции втор. волн , что позволило количественно рассчитать амплитуду результирующих волн в любой точке.

 

Принцип Гюйгенса-Френеля:

Каждый элемент волновой поверхности S служит источником вторичной сферической волны, амплитуда которой пропорциональна площади элемента .

Так как амплитуда сферической волны убывает с расстоянием по закону , то в точке Р возникнут колебания

(4.0)

где - фаза колебаний на волновой поверхности ;

- амплитуда там, где находится ;

К – коэффициент, зависящий от угла между нормалью и напряжение на т.р.

При

Тогда от всей поверхности колебания в точке Р будут представлять суперпозицию колебаний

(4.1)

Суть принципа Гюйгенса-Френеля состоит в том, что для вычисления амплитуды колебаний в точке Р, порождаемых световой волной реального источника. Можно этот источник заменить совокупностью вторичных источников, расположенных вдоль волновой поверхности.