Главная страница | Контакты | Случайная страница Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Дифракция световых волн

Рис. 1. Геометрическая иллюстрация дифракции света

Дифракция – явление, характерное для всех волновых процессов, и поэтому наблюдение дифракции световых лучей послужило наглядным основанием для утверждения волновой теории света. Ди­фракция заключается в отклонении пучков волн от прямолинейного распростране­ния и наблюдается практически при прохождении волн через отверс­тия в экранах или в пространстве экранирующих объектов, когда их размеры сравнимы с длиной волны. Однако нельзя сказать, что ди­фракция не будет наблюдаться на объектах, значительно превышающих по своим размерам длину световой волны. В этом случае дифракцион­ная картина будет локализоваться очень далеко и может оказаться недоступной для наблюдения. Поясним сказанное. Если размеры экра­нирующего свет объекта составляют сотые доли миллиметра, то дифракционная картина может быть локализована в пределах небольшого лабораторного пространства, если же в качестве экранирующего объ­екта взять диск диаметром 10 см, то дифракционная картина локали­зуется на расстоянии порядка 1 км.

На возможность геометрической интерпретации дифракции указывает принцип Гюйгенса. Пусть на непрозрачный экран с отверстием падает параллельный пучок света, которому соответствует плоский Фронт волны (рис.1). Открытая часть, волнового фронта может рассматриваться как совокупность огромного числа виртуальных (от латинского virtual – возможный, вероятный) источников вторичных элементарных волн. Согласно принципу Гюйгенса новый фронт волны определится как огибающая всех элементарных фронтов волн. Даль­нейшее направление распространения волны определится направления­ми нормалей к волновому фронту. Из рис.1 мы видим, что свет попа­дает в область геометрической тени. Однако, указывая на геометри­ческую возможность дифракции, принцип Гюйгенса не позволяет про­вести аналитическое исследование дифракционной картины.

Анализ состояния светового поля за препятствием может быть выполнен на основе принципа Гюйгенса-Френеля, суть которого состоит в том, что световое колебание в точке пространства определя­ется как результат сложения колебаний от отдельных участков открытой части волнового фронта с учетом их фазы и амплитуды.

Указанный принцип, таким образом, утверждает тесную взаимо­связь интерференции и дифракции. Строго говоря, последние явля­ются двумя гранями одного явления: различие между ними может ока­заться чисто условным.

Обычно под интерференцией понимается процесс стационарного перераспределения энергии в световом поле двух когерентных источ­ников, тогда как под дифракцией понимается интерференция от бесчисленного множества когерентных источников света (в особую груп­пу выделяется случай многолучевой интерференции).

И, наконец, последнее замечание. Почему явление дифракции необходимо изучать в техническом вузе? Дело в том, что с дифракционными явлениями мы широко сталки­ваемся в инженерной практике при расчетах антенных устройств и в задачах распространения радиоволн, при конструировании дифракци­онных спектральных приборов, в задачах рентгеновского фазового и структурного анализа вещества, при оценке пределов возможностей оптических приборов.