Упрощенная HTML-версия
границ отверстия происходит загибание волнового фронта, т.е. волна проникает в область
геометрической тени, огибая края преграды. Волновые поверхности за щелью постепенно
расширяются за счет распространения в стороны колебания от крайних сферических волн.
Принцип Гюйгенса, являясь чисто геометрическим способом построения
волновых
поверхностей, решает лишь задачу о направлении распространения волнового фронта, но не
затрагивает вопрос об амплитуде, а, следовательно, и об интенсивности волн, распространяющихся
по разным направлениям.
Френель
вложил в принцип Гюйгенса физический смысл. Согласно
Френелю, вторичные волны являются когерентными, и результирующая интенсивность в некоторой
точке пространства зависит от результата интерференции вторичных волн. Френель исключил
возможность возникновения обратных вторичных волн.
тг
Рисунок 8.1. Падение плоской волны на преграду
,
Когерентные волны
- волны, имеющие одинаковую частоту и постоянную разность фаз
(строго монохроматические волны). При наложении двух (или нескольких) когерентных световых
волн происходит усиление или ослабление колебаний в определенных точках среды, которые
остаются неизменными, и результирующая картина принимает устойчивый характер. Это явление
называется
интерференцией света.
При интерференции происходит пространственное
распределение светового потока, в результате чего в одних местах возникают максимумы, а в других
- минимумы интенсивности.
Волновой принцип Гюйгенса-Френеля позволяет объяснить все виды дифракции (дифракцию на
щели, дифракцию на круглом отверстии, дифракцию на диске и т. д.).
Немецкий физик
Фраунгофер
рассмотрел
дифракцию плоских световых волн,
или
дифракцию в параллельных лучах.
Дифракция Фраунгофера, имеющая большое практическое
значение, наблюдается в том случае, когда источник света и точка наблюдения бесконечно удалены
от препятствия, вызвавшего дифракцию. Чтобы этот тип дифракции осуществить, достаточно
источник света поместить в фокусе собирающей линзы, а дифракционную картину исследовать в
фокальной плоскости второй собирающей линзы, установленной за препятствием.
Если непрозрачный экран с узкой щелью осветить пучком параллельных монохроматических
лучей, перпендикулярных плоскости щели, то изображение щели будет состоять из центральной
светлой полосы и расположенным по обеим сторонам от нее чередующихся узких темных и
значительно менее светлых полос. При освещении щели белым светом получается изображение,
состоящее из центральной белой полосы и цветных полос по сторонам, ближе к центру расположатся
максимумы, соответствующие более коротким волнам. На основании принципа Гюйгенса-Френеля
отдельные точки поверхности волны, проходящей через щель, могут рассматриваться как центры
вторичных сферических волн. Эти волны, распространяясь за пределами щели, интерферируют
между собой, и картина, получающаяся на экране, зависит от разности хода между вторичными
волнами. Разность хода определяется углом дифракции (углом отклонения лучей от первоначального
направления).
Разность хода волн
А - это разность между расстояниями от данной точки до каждого из
источников колебаний, выраженная в длинах волн.
Расчеты показывают, что интенсивности центрального и последующих максимумов
относятся как 1 : 0,047 : 0,017 : 0,0083 : 0,005 . . , т. е. основная часть световой энергии
сосредоточена в центральном максимуме.
48