Читать онлайн «Дифракция Френеля на круглом отверстии и диске: Методические указания к лабораторной работе»

Оборудование: генератор 8–миллиметрового диапазона волн, набор зонных пластинок, самопишу- щий потенциометр с закрепленным на каретке индикатором излучения. 1. Введение Дифракция в первоначальном (узком) смысле слова – огибание волнами препятствий, в современном (широком) – любые отклонения при распространении волн от законов геометрической оптики. Правда при такой широкой трактовке термина "дифракция" оно охватывает и явления рассеяния волн в неодно- родных средах. Поэтому мы будем считать дифракцией пространственное и временнόе перераспределе- ние волнового поля при встрече волны с препятствиями, рассеяние электромагнитного поля на препятст- виях. Именно благодаря дифракции мы видим объекты реального мира, поскольку глаз реагирует на преобразованную (рассеянную, отраженную) объектами волну. Первая волновая трактовка дифракции дана Юнгом (1800), вторая – Френелем (1815) на основе принципа Гюйгенса (1678). Математически тео- рию Гюйгенса – Френеля дополнили и развили Гельмгольц и особенно Кирхгоф (1883). 1. 1. Подходы Гюйгенса – Френеля и Юнга Гюйгенс предположил, что каждая точка пространства, до которой доходит свет, может рассматри- ваться как источник вторичных сферических волн (рис. 1, а). Направление распространения света он учи- тывал тем, что вторичные волны излучаются только в одну полуплоскость пространства (вперед). Оги- бающая вторичных волн образует фронт волны в следующий момент времени. Это позволило согласо- вать волновую теорию света с геометрической оптикой, включая образование полутени, отражение и преломление света, но не позволяло объяснить более сложные дифракционные картины, наблюдавшиеся в опыте. Схемы дифракции а) по Гюйгенсу, б) по Френелю, в) по Юнгу Френель дополнил принцип Гюйгенса представлениями о когерентности вторичных волн и их ин- терференции. Учет того, что от разных точек сечения отверстия свет доходит в точку наблюдения Р с различными фазами (рис. 1, б), приводит к тому, что в точке наблюдения амплитуды волн могут как складываться, так и вычитаться, а интенсивность света как увеличиваться, так и уменьшаться, образуя сложную дифракционную картину.