Scopul lucrării. Pentru a studia fenomenul de difracție în lumină monocromatică cu ajutorul unei grătare de difracție și al unei fante.
Aparate și accesorii. laser, grila de difracție (sau fanta), rigla sau ecranul de măsurare.
Informații din teorie
Difracția luminii este fenomenul cauzat de încălcarea integrității suprafeței undei. Difracția se manifestă prin încălcarea rigidității propagării oscilațiilor. Valul se înclină în jurul marginilor obstacolului și pătrunde în regiunea umbrei geometrice. Fenomenele de difracție sunt inerente în toate procesele de undă, dar ele se manifestă mai ales când lungimile de undă ale radiației sunt comparabile cu dimensiunile obstacolelor.
Din punctul de vedere al reprezentărilor geometrice ale opticii privind propagarea rectilinie a luminii, limita umbrei din spatele unui obstacol opac este subliniată brusc de razele care trec printr-un obstacol, atingând suprafața sa. În consecință, fenomenul de difracție este inexplicabil din punct de vedere al opțiunii geometrice. Conform teoriei undelor Huygens, considerând fiecare punct al câmpului de undă drept o sursă de undă secundară care se propagă în toate direcțiile, inclusiv în regiunea umbrei geometrice a obstacolului, nu este deloc clar cum poate apărea o anumită umbră. Cu toate acestea, experiența ne convinge de existența unei umbre, dar nu delimitată, așa cum susține teoria propagării luminii rectilinii, dar cu marginile neclarizate. Și în domeniul neclarității, se observă un sistem de maxime de interferență și de minimă de luminozitate.
Principiul Huygens-Fresnel
Particularitatea efectelor de difracție este aceea că modelul de difracție la fiecare punct al spațiului este rezultatul interferenței razele dintr-un număr mare de surse secundare de Huygens. Explicația acestor efecte a fost realizată de Fresnel și a fost numită principiul Huygens-Fresnel.
Esența principiului Huygens-Fresnel poate fi reprezentată sub forma mai multor propoziții:
1. Întreaga suprafață a undelor excitată de orice sursă S0 cu suprafața S. poate fi împărțită în secțiuni mici cu zone egale dS. care va fi un sistem de surse secundare care emite valuri secundare.
2. Aceste surse secundare sunt echivalente cu aceeași sursă primară S0. sunt coerente unele cu altele. Prin urmare, undele care se propagă din sursa S0. în orice punct al spațiului ar trebui să fie rezultatul interferenței tuturor undelor secundare.
3. Puterile de radiație ale tuturor surselor secundare - secțiuni ale suprafeței undei cu aceleași zone - sunt aceleași.
4. Fiecare sursă secundară (cu suprafața dS) emite în principal în direcția exteriorului normal n la suprafața undei în acest punct; amplitudinea undelor secundare în direcția care este un unghi c . cu cât este mai mare unghiul . și este egal cu zero pentru .
5. Amplitudinea undelor secundare care ajung la un anumit punct al spațiului depinde de distanța sursei secundare la acest punct: cu cât este mai mare distanța, cu atât este mai mică amplitudinea.
6. Când o parte a suprafeței undei S este acoperită de un ecran opac, undele secundare sunt radiate numai de porțiunile expuse ale acestei suprafețe. În același timp, o parte a undelor luminoase, închise de un ecran opac, nu acționează deloc, iar regiunile cu valuri deschise se comportă ca și cum ecranul nu ar exista deloc.
Principiul Huygens, completat de ideea lui Fresnel despre un număr finit de surse secundare și o reprezentare a interferenței undelor secundare, se numește principiul Huygens-Fresnel.
Având în vedere amplitudinile și fazele undelor secundare conform principiului Huygens-Fresnel, se poate găsi amplitudinea valului rezultat în orice punct al spațiului.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: