Большая Советская Энциклопедия.

Большая Советская Энциклопедия (цитаты)

Дифракция света

Дифракция света (далее Д) явления, наблюдающиеся при распространении света мимо резких краев непрозрачных или прозрачных тел, сквозь узкие отверстия. При этом происходит нарушение прямолинейности распространения света, т. е. отклонение от законов геометрической оптики. Вследствие Д при освещении непрозрачных экранов точечным источником света на границе тени, где, согласно законам геометрической оптики, должен был бы происходить скачкообразный переход от тени к свету, наблюдается ряд светлых и темных дифракционных полос (рис. 1). Поскольку дифракция свойственна всякому волновому движению, открытие Д в 17 в. итальянским физиком и астрономом Ф. Гримальди и ее объяснение в начале 19 в. французским физиком О. Френелем явились одним из основных доказательств волновой природы света.

  Приближенная теория Д основана на применении Гюйгенса- Френеля принципа. Для качественного рассмотрения простейших случаев Д может быть применено построение зон Френеля. При прохождении света от точечного источника через небольшое круглое отверстие в непрозрачном экране или вокруг круглого непрозрачного экрана наблюдаются дифракционные полосы в виде концентрических окружностей. Если отверстие оставляет открытым четное число зон, то в центре дифракционной картины получается темное пятнышко, при нечетном числе зон - светлое. В центре тени от круглого экрана, закрывающего не слишком большое число зон Френеля, получается светлое пятнышко.

  Различают 2 случая Д - дифракция сферической волны, при которой размер отверстия сравним с размером зоны Френеля, т. е.



где b - размер отверстия, z - расстояние точки наблюдения от экрана, l - длина волны (дифракция Френеля), и Д в параллельных лучах, при которой отверстие много меньше одной зоны Френеля, т. е.



(дифракция Фраунгофера). В последнем случае при падении параллельного пучка света на отверстие пучок становится расходящимся с углом расходимости j ~ l/b (дифракционная расходимость).

  Большое практическое значение имеет случай Д на щели. При освещении щели параллельным пучком монохроматического света на экране получается ряд темных и светлых полос, быстро убывающих по интенсивности. Если свет падает перпендикулярно к плоскости щели, то полосы расположены симметрично относительно центральной полосы (рис. 2), а освещенность меняется вдоль экрана периодически с изменением j, обращаясь в нуль при углах j, для которых sin j = m/lb (m = 1, 2, 3 ....). При промежуточных значениях освещенность достигает максимальных значений. Главный максимум имеет место при m = 0, при этом sin j = 0, т. е. j = 0. Следующие максимумы, значительно уступающие по величине главному, соответствуют значениям j, определенным из условий: sin j = 1,43 l/b, 2,46 l/b, 3,47 l/b и т.д.

  С уменьшением ширины щели центральная светлая полоса расширяется, а при данной ширине щели положение минимумов и максимумов зависит от l, т. е. расстояние между полосами тем больше, чем больше l. Поэтому в случае белого света имеет место совокупность соответствующих картин для разных цветов. При этом главный максимум будет общим для всех l и представится в виде белой полоски, переходящей в цветные полосы с чередованием цветов от фиолетового к красному.

  Если имеются 2 идентичные параллельные щели, то они дают одинаковые накладывающиеся друг на друга дифракционные картины, вследствие чего максимумы соответственно усиливаются, а кроме того, происходит взаимная интерференция волн от первой и второй щелей, значительно осложняющая картину. В результате минимумы будут на прежних местах, т.к. это те направления, по которым ни одна из щелей не посылает света. Кроме того, возможны направления, в которых свет, посылаемый двумя щелями, взаимно уничтожается. Т. о., прежние минимумы определяются условиями: b sin j = l, 2l, 3l, ..., добавочные минимумы d sin j = l/2, 3l/2, 5l/2, ... (d - размер щели b вместе с непрозрачным промежутком а), главные максимумы d sin j = 0,l, 2l, 3l, ..., т. е. между двумя главными максимумами располагается один добавочный минимум, а максимумы становятся более узкими, чем при одной щели. Увеличение числа щелей делает это явление еще более отчетливым (см. Дифракционная решетка).

  Д играет существенную роль при рассеянии света в мутных средах, например на пылинках, капельках тумана и т.п. На Д основано действие спектральных приборов с дифракционной решеткой (дифракционных спектрометров). Д определяет предел разрешающей способности оптических приборов (телескопов, микроскопов и др.). Благодаря Д изображение точечного источника (например, звезды в телескопе) имеет вид кружка с диаметром lflD, где D - диаметр объектива, а f - его фокусное расстояние. Расходимость излучения лазеров также определяется Д Для уменьшения расходимости лазерного пучка его преобразуют в более широкий пучок при помощи телескопа, и тогда расходимость излучения определяется диаметром D объектива по формуле j ~ l/D.

  Лит.: Ландсберг Г. С., Оптика, 4 изд., М., 1957 (Общий курс физики, т. 3); Горелик Г. С., Колебания и волны, 2 изд., М., 1959, гл. 9.



Для поиска, наберите искомое слово (или его часть) в поле поиска


Новости 17.06.2019 09:52:58

09:41 Любимый дешевый бренд россиян вновь насмешил сеть нелепым купальником
09:37 Украинцев предостерегли от чрезмерной поддержки Зеленского
09:31 США отложат публикацию «сделки века»
09:17 Уехавшие на Украину крымчане захотели российское гражданство
09:09 Стало известно о модернизации ядерного оружия в мире
08:57 Мужчина бросил возлюбленную и остался без языка
08:43 В США произошла стрельба на выпускном
08:15 Недостаточно бедных россиян захотели лишить господдержки
08:01 Названы лучшие свиные стейки