План:
1. Дифракция света,
2. Дифракция Френеля,
3. Дифракция Фраунгофера,
4. Дифракционная решетка.
Дифракция света - это явление отклонения световых лучей в область геометрической тени при прохождении мимо краев препятствий или сквозь отверстия, размеры которых сравнимы с длиной световой волны.
Дифракционная решетка - спектральный прибор, служащийдля разложения света в спектр и измерения длины волны.
1
Дифракция света
План урока
1. Дифракция света
2. Дифракция Френеля
3. Дифракция Фраунгофера
4. Дифракционная решетка
Ключевые слова: дифракция света, дифракционная решетка
2
Дифракция света
-
света
Дифракция
явление
отклонения световых лучей в область
геометрической тени при прохождении
мимо краев препятствий или сквозь
отверстия, размеры которых сравнимы
с длиной световой волны
Свет заходит за края препятствия!
Дифракция света
Опыт Юнга по дифракции
3
Дифракция проявляется в нарушении
прямолинейности распространения света!
4
Дифракция света
Принцип Гюйгенса- Френеля
Возмущение в любой точке
является результатом
интерференции элементарных
вторичных волн, излучаемых
каждым элементом некоторой
волновой поверхности
Решить задачу дифракции – значит найти
распределение интенсивности света на
экране в зависимости от размеров и формы
препятствий вызывающих дифракцию
Дифракция света
Виды дифракции
5
Геометрическ
оптика!
ая
Дифракция
Френеля
2b
L
L
2b
L
Дифракция
Фраунгофера
b
L
2b
Закон прямолинейного распространения
света выполняется достаточно точно в том
случае, когда размеры щели на пути
распространения света много больше длины
Виды дифракцииДифракция ФренеляДифракция ФраунгофераГеометрическаяоптика!
Дифракция света
Дифракция Френеля на
простых объектах
6
Дифракция на
малом
отверстии
Дифракци
на нити
я
Дифракция
на круглом
экране
Щель играет роль точечного
b
источника волн!
Дифракция Френеля на простых объектахДифракция намалом отверстииДифракция на нитиДифракция на круглом экране
7
Дифракция света
Метод зон Френеля
Для нахождения результата
интерференции
колебаний от вторичных
источников Френель
предложил метод разбиения
волнового фронта на зоны
Зоны Френеля – множество когерентных
источников вторичных
волн, максимальная разность хода между
8
Дифракция света
Теория дифракции
Разность хода от двух соседних зон
равна λ/2, следовательно, колебания
от них приходят в точку наблюдения М
в противоположных фазах, так, что
волны от любых двух соседних зон
Френеля гасят друг друга
Дифракция света
Дифракция на малом
отверстии
12
R
a
m
9
1
b
R –радиус отверстия
а - расстояние от источника света
до экрана с отверстием
b – расстояние от экрана до
точки наблюдения
m – число открытых зон Френеля
Дифракция света
Условие минимума
Когда на отверстии
укладывается четное число
зон, то в точке наблюдения
возникнет минимум (темное
А
ААА
1
4
2
пятно)
Дифракция
на малом
отверстии
А
3
1
0
0
1
А
1
А
3
ААА
2
Условие максимума
Когда на отверстии
укладывается нечетное число
зон, то в точке наблюдения
возникнет максимум (светлое
Дифракция света
1
1
Амплитуда колебаний в точке
наблюдения монотонно
убывает по мере увеличения
угла между нормалью к
поверхности и направлением
на точку направления
Зоны Френеля больших
номеров
вносят малый вклад в
интенсивность
из-за большого угла наклона
зон!
А
1А
2
Результирующая амплитуда колебаний в
точке наблюдения
примерно равна половине амплитуды
колебаний, создаваемой
Дифракция света
1
2
Зонная пластинка – это прозрачный экран с чередующимися
светлыми и темными кольцами
а
b
Зонная пластинка фокусирует
mab
Rm
световые лучи подобно линзе!
ba
Радиусы колец подбираются так, что при
заданных λ, а и b кольца
из непрозрачного материала закрывают все
четные зоны, тогда
в точку наблюдения приходят колебания только
от нечетных зон, происходящих в одной и той же
1
3
Дифракция света
Дифракция от круглого
диска …Светлое пятно может возникнуть
даже области геометрической тени
за освещенным непрозрачным диском…
Пуассон
Дифракционное пятно появляется только
тогда, когда
диск закрывает малое число центральных зон
Френеля (одну-две)
Дифракция света
Дифракция от круглого
диска
1
4
Если диск закрывает много зон Френеля,
то центрального светлого пятна не
будет!
Зоны Френеля больших номеров вносят
малый вклад в
интенсивность из-за большого угла наклона
зон!
Дифракция света
Дифракция в параллельных лучах
1
5
Дифракция
Фраунгофера
L
2b
Дифракция
узкой щели
на
Дифракция
на двух
щелях
Дифракцион
ная решетка
Дифракция ФраунгофераДифракция наузкой щелиДифракция на двух щеляхДифракционная решетка