Студопедия  
Главная страница | Контакты | Случайная страница

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатика
ИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханика
ОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторика
СоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансы
ХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника

Принцип Гюйгенса-Френеля.

Читайте также:
  1. III. Основные принципы патогенетической терапии вирусных гепатитов
  2. RAID массивы. История создания RAID массивов. Основные преимущества и недостатки RAID массивов всех уровней. Принципы работы.
  3. V.4.3. Принцип автор-дата
  4. А) Исходные философские принципы
  5. А. Принцип спадковості влади
  6. Автор игры - человек (или группа людей), создавший концепцию (или идею) принципиально новой формы игровой деятельности.
  7. АНТРОПОЛОГИЧЕСКИЙ ПРИНЦИП В ПСИХОЛОГИИ РАЗВИТИЯ
  8. Антропологічний принцип філософії Л. Фейербаха
  9. Антропологічний принцип філософії Л.Фейербаха
  10. Архитектура итальянского Возрождения: почва, принципы, темы

Иллюстрация к образованию полос равного наклона

Рис. 1

Пусть на клинообразную диэлектрическую непоглощающую пластину с показателем преломления n и толщиной L(x)=d+ b x падает практически нормально (a0 ~ b <<1, b - угол клина) плоская волна монохроматического света с длиной волны l. Волна отражается от обеих поверхностей с равным коэффициентом отражения, формируя две отраженные волны, распространяющиеся во внешнем пространстве почти параллельно друг другу. При этом разность их фаз (то есть дополнительный набег фазы d волны, отражающейся от внутренней поверхности пластины) зависит от локального значения толщины клина и равен:

 

(1)

 

В таком случае, в зависимости от координаты х, этот набег может в частности принимать значения d=2 m p, причем волны складываются в фазе, давая интерференционый максимум, - а также d=(2m+1)p, порождая интерференционный минимум, равный нулю. То же расуждение справедливо и для прошедшей волны, с той лишь разницей, что в этом случае интерферирует мощная прошедшая волна и слабая двукратно отраженная от граней пластины - что приводит к низкому контрасту минимумов и максимумов.

Таким образом, в области пересечения отраженных пучков, в частности вблизи поверхности клина, образуется система эквидистантных прямых полос, пространственный период которых L определяется углом и показателем преломления клина, а также длиной волны излучения:

 

. (2)

 

Такого рода интерференционные полосы и называются полосами равной толщины, то есть равного угла падения излучения на пластину. Полосы эти эквидистантны в рассмотренном примере с клином, и имеют тем меньший пространственный размер, чем меньше длина волны излучения и чем больше угол клина.

Следует однако иметь в виду, что пример с эквидистантными полосами на клине - это лишь весьма частный случай полос равной толщины. Например знаменитые кольца Ньютона (эффект 501001) также являются частным случаем полос равной толщины. В общем случае достаточно произвольной формы отражающих поверхностей полосы равной толщины могут иметь любую форму, и быть как эквидистантными, так и нет.

 

НЬЮТОНА КОЛЬЦА - интерференц. полосы равной толщины в форме колец, расположенных концентрически вокруг точки касания двух сферич. поверхностей либо плоскости и сферы. Впервые описаны в 1675 И. Ньютоном. Интерференция светапроисходит в тонком зазоре (обычно воздушном), разделяющем соприкасающиеся поверхности; этот зазор играет роль тонкой плёнки (см. Оптика тонких слоев).Н.к. наблюдаются и в проходящем, и - более отчётливо - в отражённом свете. При освещении монохроматич. светом длины волны Н. к. представляют собой чередующиеся тёмные и светлые полосы (рис. 1). Светлые возникают в местах, где разность фаз между прямым и дважды отражённым лучом (в проходящем свете) или между лучами, отражёнными от обеих соприкасающихся поверхностей (в отражённом свете), равна (п = 1, 2, 3,...) (т. е. разность хода равна чётному числу полуволн). Тёмные кольца образуются там, где разность фаз равна Разность фаз лучей определяется толщиной зазора с учётом изменения фазы световой волны при отражении (см. Отражение света ). Так, при отражении от границы воздух - стекло фаза меняется на а при отражении от границы стекло - воздух фаза остаётся неизменной. Поэтому в случае двух стеклянных поверхностей (рис. 2), с учётом различий в условиях отражения от ниж. и верх. поверхностей зазора (потеря полуволны), т -етёмное кольцо образуется, если т. е. при толщине зазора Радиус rтт -го кольца определяется из треугольника А-О-С:

 

Рис. 1. Кольца Ньютона в отражённом свете.

Рис. 2. Схема образования колец Ньютона: О - точка касания сферы радиуса R и плоской поверхности; - толщина воздушного зазора в области образования кольца радиуса rm.

Откуда для тёмного m-го кольца rт= Это соотношение позволяет с хорошей точностью определять по измерениям rт. Если известна, Н. к. можно использовать для измерения радиусов поверхностей линз и контроля правильности формы сферич. и плоских поверхностей. При освещении немоно-хроматич. (напр., белым) светом Н. к. становятся цветными. Наиб. отчётливо Н. к. наблюдаются при малой толщине зазора (т. е. при использовании сферич. поверхностей больших радиусов).

 

Принцип Гюйгенса-Френеля.

Дифракцией называется совокупность явлений, наблюдаемых при распространении света в среде с резкими неоднородностями и связанных с отклонениями от законов геометрической оптики. Для наблюдения дифракции световых волн необходимо, чтобы препятствия были соизмеримы с длиной световой волны.
 Согласно принципу Гюйгенса каждая точка пространства, до которой доходит волна, служит центром вторичных волн, огибающая которых задает положение волнового фронта в следующий момент времени.
Волновой фронт − геометрическое место точек, до которых доходят колебания к моменту времени t.
 Принцип Гюйгенса решает лишь задачу о направлении распространения волнового фронта, но не затрагивает вопроса об амплитуде, (интенсивности) волн, распространяющихся по разным направлениям. Френель вложил в принцип Гюйгенса физический смысл, дополнив его идеей интерференции вторичных волн.
Согласно принципу Гюйгенса-Френеля световая волна, возбуждаемая каким-либо источником S может быть представлена как результат суперпозиции когерентных вторичных волн. Каждый элемент волновой поверхности S (рис.) служит источником вторичной сферической волны, амплитуда которой пропорциональна величине элемента dS.


 Амплитуда этой вторичной волны убывает с расстоянием r от источника вторичной волны до точки наблюдения по закону 1/r. Следовательно, от каждого участка dS волновой поверхности в точку наблюдения Р приходит элементарное колебание:

 


где (ωt + α0) − фаза колебания в месте расположения волновой поверхности S, k − волновое число, r − расстояние от элемента поверхности dS до точки P, в которую приходит колебание. Множитель а0 определяется амплитудой светового колебания в месте наложения элемента dS. Коэффициент K зависит от угла φ между нормалью к площадке dS и направлением на точку Р. При φ = 0 этот коэффициент максимален, а при φ/2 он равен нулю.
 Результирующее колебание в точке Р представляет собой суперпозицию колебаний (1), взятых для всей поверхности S:

 




Дата добавления: 2015-09-10; просмотров: 25 | Поможем написать вашу работу | Нарушение авторских прав

<== предыдущая лекция | следующая лекция ==>
of KPA Three Services| Зоны Френеля.

lektsii.net - Лекции.Нет - 2014-2024 год. (0.008 сек.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав