Dacă lumina este un proces de undă, atunci, pe lângă interferențe, ar trebui să existe o difracție a luminii. La urma urmei, difracția - devierea obstacolelor de către valuri - este inerentă oricărei mișcări de valuri. Dar nu este ușor să observați difracția luminii. Faptul este că valurile înconjoară în mod evident obstacolele, ale căror dimensiuni sunt comparabile cu lungimea de undă, iar lungimea undei luminoase este foarte mică.
Trecând printr-o mică gaură o lumină subțire de lumină, se poate observa o încălcare a legii propagării rectilinii a luminii. Un punct luminos în fața găurii va fi mai mare decât se aștepta în cazul propagării luminii rectilinii.
Experiența lui Jung. În 1802, Jung, care a descoperit interferența luminii, a stabilit un experiment clasic pe difracție (Figura 203). Într-un ecran opac, el a străpuns două găuri mici B și C cu un bolț la o distanță scurtă una de cealaltă.
Aceste găuri au fost iluminate de un fascicul de lumină îngustă, care, la rândul său, a trecut printr-o mică gaură A într-un alt ecran. A fost acest detaliu, cu care a fost foarte greu să vină la acel moment, a decis succesul experimentului. Numai valurile coerente intervin. Valul sferic rezultat din deschiderea A excitat în conformitate cu principiul Huygens a provocat oscilații coerente în găurile B și C. Datorită difracției, două conuri luminoase au ieșit din orificiile B și C, care s-au suprapus parțial. Ca urmare a interferenței undelor luminoase, pe ecran au apărut benzi de lumină alternantă și întunecate. Închis unul dintre găuri, Jung a constatat că marginile de interferență au dispărut. Cu ajutorul acestui experiment, pentru prima dată, Jung a măsurat lungimile de undă corespunzătoare razelor de lumină de diferite culori și foarte precis.
Teoria lui Fresnel. Studiul de difracție a fost finalizat în lucrările lui Fresnel. Fresnel nu numai investigație mai detaliată a diferitelor cazuri de difracție din experiența, dar, de asemenea, a dezvoltat o teorie cantitativă a difracției, care permite, în principiu, pentru a calcula modelul de difracție care apare atunci când rotunjire lumina orice obstacol. De asemenea, el a explicat pentru prima dată propagarea rectilinie a luminii într-un mediu omogen pe baza teoriei undelor.
Aceste succese obținute de Frenel, combinând principiul Huygens cu ideea de interferență a undelor secundare. Acest lucru a fost menționat pe scurt în capitolul al patrulea.
Pentru a calcula amplitudinea unei unde luminoase în orice punct al spațiului, trebuie să înconjoară mental sursa de lumină cu o suprafață închisă. Interferența undelor de la sursele secundare situate pe această suprafață determină amplitudinea în punctul spațiului în cauză.
Astfel de calcule ne-au permis să înțelegem cum lumina dintr-o sursă punctuală S care emite valuri sferice atinge un punct arbitrar de spațiu B (Figura 204).
Dacă luăm în considerare sursele secundare pe o suprafață sferică de rază R. Wave valuri de interferență rezultat din aceste surse secundare de la punctul B este aceeași ca și în cazul în care numai din surse secundare pentru mici segment sferic ab trimiterea luminii la punctul B. Undele secundare emise de surse dispuse la restul suprafeței, stins unul cu celălalt (din cauza interferențelor. de aceea toate se întâmplă ca și în cazul în care doar lumina propagată de-a lungul unei linii SB, t. e. rectiliniu.
În același timp, Fresnel a analizat difracția cantitativă pe diferite tipuri de obstacole.
Un incident curios a avut loc la o reuniune a Academiei Franceze de Științe, în 1818. Unul dintre oamenii de știință care au participat la reuniune, a subliniat că teoria lui Fresnel implică fapte în mod evident contrare bunului simț. Pentru anumite dimensiuni ale orificiilor și la anumite distanțe de la orificiu până la sursa de lumină și ecranul, trebuie să se afle un punct întunecat în centrul punctului luminos. Pentru un disc opac mic, dimpotrivă, ar trebui să existe un loc luminos în centrul umbrei. Imaginați-vă surpriza oamenilor de știință atunci când experimentele s-au dovedit a fi într-adevăr.
Modelele de difracție din diferite obstacole. Datorită faptului că lungimea undei luminoase este foarte mică, unghiul de deviere a luminii de la direcția propagării rectilinii este mic. Prin urmare, pentru o observare clară a difracției (în special, în acele cazuri, pe care tocmai am menționat), distanța dintre obstacol, care este plicul de lumină, iar ecranul trebuie să fie mare.
Figura 205 arată cum apar tiparele de difracție din diverse obstacole în fotografii: a) fire fine; b) o gaură circulară; c) ecranul rotund.
Articole similare
-
Ce tip de bulbi cu lumină joasă trebuie să alegeți - opțiuni de revizuire și recomandări
-
Becuri cu halogen bune h4 pentru fasciculele înfundate și înalte
Trimiteți-le prietenilor: