1- дәріс. Кіріспе жарықтың табиғаты жайындағы ілімнің дамуы. ХVІІ ғасырдың аяқ кезінде жарықтың табиғаты жайында екі түрлі ғылыми түсінік болды: жарықтың корпускулалық теориясы мен-жарықтың толқындық теориясы

А=A1-A2+A3-A4+ …

(1)

3-сурет
m- ші зонаның сыртқы шекарасы толқындық бетте биіктігі h_m сфералық сегментті бӛлсін. Осы сегменттің ауданын  _m деп алайық, онда m- ші Френель зонаның ауданы

• 
  нүктесіне әрбір зоналардың әсері соғұрлым кіші болады (3 сурет). Олай болса, центрлік зонадан (Р₀ жанында) сыртқы зоналарға қарай зоналардың әсері кеми бастайды. m-нің ӛсуімен М бағыттағы жарықтың интенсивтілігі кемиді (зонадан бақылау нүктесіне дейін арақашықтық артады). Cондықтан, А₁>A₂>A₃>A₄ >… .
  

Жарты сфераға сиятын Френель зоналарының жалпы саны едәуір кӛп, ал олардың аудандары ӛте кішкентай, олай болса келесі жуықтау мүмкін: A_m=(A_m-1+A_m+1)/2. Осы жуықтауды еске алып, (1) ӛрнектен М нүктесіндегі тербеліс амплитудасы А≈ А₁/2 екені шығады. Олай болса, М еркін нүктесіндегі қорытынды тербелістің амплитудасы тек Френельдің центрлік зонасының жартысының әсерімен анықталады. Сондықтан барлық ашық толқындық фронттың әсері центрлік зонадан кем және оның аз ғана бӛлігінің әсеріне тең.

Егер (2) ӛрнекте сегменттің биіктігі h_m< a ( m ӛте үлкен болмаған жағдайда ) болса,

онда r_m² =2ah_m. (3) ӛрнекті ескеріп, m-ші Френель зонасының сыртқы шекарасының радиусын табамыз :

rm =		(5)
	abm /(a b)

Оптикалық диапaзон үшін бірінші Френель зонасының радиусы ӛте кішкентай екені белгілі (мысалы: a=b=10 cм,  =500нм, r₁=0,158 мм). Сонымен S–тен М-ге дейін жарықтың таралуы жарық ағынының ӛте жіңішке каналы ішінде SM бойымен жүреді, яғни түзусызықты болады. Сондықтан Гюйгенс–Френель принципі біртекті ортадағы жарықтың түзусызықты таралуын түсіндіреді.

Бақылау нүктесіндегі жарық интенсивтілігін зоналық пластинка кӛмегімен едәуір арттыруға болады. Зоналық пластинка жай жағдайда бетіне Френель зоналарын орналастыру принципімен радиустары берілген a, b,  мәндерімен анықталатын (5) ӛрнектен табылатын мӛлдір және мӛлдір емес сақиналар салынған шыны пластинка. Осындай пластинка 3.4 суретте келтірілген.

Френельдің жұп және тақ зоналарынан келген тербелістердің фазалары қарама– қарсы болғандықтан, олар бірін-бірі әлсіретеді. Егер S және М нүктелерінің арасына орны қатаң анықталған зоналық пластинканы орналастырсақ (S–тен а және b арақашықтықта орналасқан нүктелерді қосатын сызықта), онда ол барлық жұп зоналарды толық жауып (немесе барлық тақ), оның нәтижесінде М нүктесіндегі жарық интенсивтілігі толқындық беттің толық ашылғандығынан айтарлықтай кӛп болады. Тәжірибе кӛрсеткендей М нүктесіне зоналық пластинка кӛмегімен жарық кӛбірек жетеді. Сондықтан, зоналық пластинканың әсері жинағыш линзаның әсеріндей болады.

Кӛршілес зоналардан келетін толқындардың фазаларын ӛзгерту нәтижесінде жарық кӛбірек күшейеді. Сатылы зоналық пластинканың кӛмегімен кӛршілес екі зонаның тербе-лістерінің фазасын  - ге ӛзгертуге болады (жұп зоналар үшін фаза бойынша  шамаға кешігуін құруға болады). Жоғарыда қарастырған амплитудалық зоналық пластинкадан ӛзгеше, оларды фазалық пластинкалар деп атайды.

Жарық кӛзінен және бақылау нүктесінен (экраннан) жарықтың таралу жолында орналасқан бӛгетке дейінгі арақашықтыққа байланысты дифракцияны екі түрге бӛледі. Бірінші түрдің сипаттамасы: егер бӛгетке сфералық немесе жазық толқын түссе, ал бӛгеттің артында одан түпкі қашықтықта орналасқан экранда дифракция кӛрінісі бақыланады. Дифракция құбылысының мұндай түрін алғаш Френель зерттеген және ол Френель дифракциясы деп аталады (немесе тоғысатын сәулелердің дифракциясы).

Дифракцияның бұл түрін қарастыру үшін Френельдің гипотезасын пайдаланайық: экранмен жабылған толқындық шептің бӛлігі тіпті әсер етпей, ал толқындық шептің жа-былмаған бӛліктері экран жоқ кезіндегі сияқты әсер етеді. Бұл жуықтау егер саңылаудың ӛлшемдері толқынның  ұзындығынан едәуір үлкен болса ғана мүмкін. Себебі экранның шетіне ӛте жақын жерде экранның әсері үлкен (арақашықтықтар  толқын ұзындығына сәйкес) болады.