В статье «Дифракция света» упоминалось явление дифракции Фраунгофера, которое представляет собой дифракцию, происходящую в параллельных лучах (т.е. на значительных расстояниях от источника света)
Дифракция Фраунгофера от одной щели
Пусть пучок параллельных лучей – плоская волна монохроматического света – падает по нормали к экрану с узкой прямоугольной щелью.
Такая щель выделит часть фронта волны, которая по принципу Гюйгенса будет множеством вторичных источников света с одинаковой фазой колебания. Свет от них будет распространяться в различных направлениях к экрану наблюдения, но результирующее действие его в тех или иных местах будет неодинаковым.
Для демонстрации дифракции Фраунгофера собирающую линзу L размещают под щелью, а экран наблюдения – в фокальной плоскости линзы. Нетрудно заметить, что все световые волны, исходящие от щели АВ в направлении нормали к экрану, собираться в центральной точке О (точнее, лучи будут собираться в полосу, параллельную щели). Поскольку разница хода между всеми этими волнами равна нулю (линза не производит разницу ходов волн), центральная полоса, проходящая через точку, будет максимально освещенной.
Пучок световых волн, которые выходят под углом φ к нормали, будет также собираться в полосу, проходящую через некоторую точку С. Однако вопрос о ее освещенности можно решить только после разделения волновой поверхности АВ на зоны Френеля. Это деление на зоны осуществляют системой параллельных плоскостей, перпендикулярных лучей и отдаленных от друга на расстояние, равное 0,5λ. При этом для каждой волны, излучаемой из одной зоны, найдется подходящая волна, которая излучается из соседней зоны, с разницей хода в те же 0,5λ. Такие две волны, достигая точки С, будут взаимно компенсироваться.
Итак, если волновой поверхности вкладываться четное число зон, то световые волны от них взаимно компенсируются – дифракционная полоса, проходящая через точку С, будет темной. Если число зон будет нечетным, то действие одной зоны останется не скомпенсированной – дифракционная полоса будет освещенной.
Если щель освещать белым светом, то светлые полосы превращаются в дифракционные спектры.
Дифракционная решетка
Четкость световых полос и дифракционных спектров существенно улучшается, если перейти от одной щели к системе близких параллельных щелей. При этом вместо дифракционных светлых и темных полос, которые образуются от каждой щели, будут наблюдаться существенные результаты интерференции всех световых волн, исходящих из системы щелей. Благодаря интерференции суммарная энергия света, проходящего через систему щелей, перераспределяется и концентрируется в направлениях, удовлетворяющих условие интерференционных максимумов. Так образуются главные дифракционные максимумы от системы щелей.
Систему близких параллельных щелей называют дифракционной решеткой.
Статья по физике на заказ от проверенных исполнителей!
Комментарии