ПӘнінің ОҚУ-Әдістемелік кешені 5В011000 «Физика» мамандығы үшін
Тақырып: ЖАРЫҚ ТОЛҚЫНДАРЫНЫҢ ДИФРАКЦИЯСЫ
жүктеу/скачать 1,47 Mb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- 1. Гюйгенс принципі
- Жарықтың кішкене дөңгелек саңылаудан өткенде дифракциялануы
- Жарықтың кішкене дөңгелек экран шетінен дифракциялануы.
- Параллель сәулелердің дифракциясы. ( Фраунгофер дифракциясы )
- Фраунгофер дифракциясы, немесе параллель сәулелер дифракциясы
Тақырып: ЖАРЫҚ ТОЛҚЫНДАРЫНЫҢ ДИФРАКЦИЯСЫ. Гюйгенс – Френель принципі. Дифракция–жарық толқындарының жолдарында кездескен бөгеттерді орағытып өтуі, немесе, анығырақ айтқанда — толқындардың таралу кезіндегі кез-келген бөгеттерден, яғни, геометриялық заңдылықтардан ауытқуы. Дифракцияның негізгі заңдылықтары екі принцип арқылы түсіндірледі: 1. Гюйгенс принципі. Уақыттың кез-келген мезетінде жарық толқыны тарайтын толқындық беттің әр бір нүктесін элементар толқын көзі деп қарастыруға болады. 2. Интерференция заңы. Жарық толқын бетінің барлық нүктесі бірдей жиілікте тербеліп тұрады. Олардың фазалары да бірдей. Олай болса, оларды когерентті жарық көзінің жиынтығы деп қарастыруға болады. Френель осы екі принципті біріктірді. Ол Гюйгенс –Френель принципі деп аталады. Бұл принцип бойынша толқын бетінің фронтының алдыңғы жағындағы нүктедегі тербелісті табу үшін сол нүктедегі толқындық беттің барлық нүктелерінен келген тербелістерді тауып, одан кейін олардың фазалары мен амплитудаларын ескере отырып қосу керек. 
Френель зоналары. Гюйгенс принципі түсіндіре алмайтын жарықтың түзу сызық бойымен таралу заңын Гюйгенс-Френель принципі бойынша түсіндіруге болады. S жарық көзінен жарық толқыны таралсын. Гюйгенс принципі бойынша жан-жаққа сфералық жарық таралады. Радиусы Р сфералық бет Φ жүргізейік. Енді M нүктесіндегі жарық толқынының әсерін анықтау үшін сол толқындық бетті дөңгелек зоналарға бөлеміз. Көршілес сфералар радиустарының бір-бірінен 3.1-сурет айырмасы λ/2 – тең болатындай етіп аламыз. Сонда 1-ші сфераның радиусы b1=b0+λ/2, 2-кі b2=b1+λ/2, тағы сол сияқты- bm=bm-1+λ/2. Осы сфералар Φ толқындық бетті бірнеше зонаға бөледі. Оны Френель зоналары деп атайды (8.8-сурет) М нүктесіне келген тербелістер амплитудасы кішірейе береді (A1>A2>A3>…> Аm),. Мұндағы A1 –орталық зонадан, A2 A3, A4…-1,2, зоналардан келген толқындар қоздырған тербелістердің амплитудалары. М нүктесіне көршілес екі зонадан келетін тербелістердің фазалары қарама-қарсы болатындықтан, m зоналар әсерінен пайда болған қорытқы тербелістің А амплитудасы мынаған тең болады: А=А1-А2+А3-А4+…Аm. Егер m >> 1, A1 >>Am болған жағдайда :
Сөйтіп, өте көп зоналар немесе өте үлкен толқындық бет әсерінен пайда болған қорытқы тербелістің амплитудасы, орталық зонаның әсерінен пайда болған тербеліс амплитудасының жартысына тең. Барлық Френель зоналардың бетінің ауданы Сонымен, жарықтың бір текті ортада түзу сызықтың бойымен таралуы элементар толқындар интерференциясының нәтижесі болады. Френель дифракциясы. Егер жарық дифракцияланатын бөгет жарық көзімен бақылау нүктесіне жақын болса, сондағы байқалатын жарық дифракциясы Френель дифракциясы деп аталады. Дифракцияның бұл түрі кейде тоғысатын сәулелер дифракциясы деп те аталады. Жарықтың кішкене дөңгелек саңылаудан өткенде дифракциялануы. Жарқырауық S нүктеден таралған жарық жолына экран қояйық, оның кішкене дөңгелек саңлауы болсын (3.2-сурет). Саңлауға сиятын зоналар саны саңлаудың өлшемдеріне байланысты. Егер саңлаудың ауданына сыйған зоналар саны тақ және шақтаулы болса, онда B нүктесінің жарықталынуы максималь болады. Ал енді аумақтан жарық көзі мен бақылау нүктесіне дейінгі аралықтар тұрақты болған жағдайда аумақты жайлап үлкейтсе, онда одан өтетін зоналар саны 3.2-сурет 
көбейеді, олардың саны тақ болғанда B нүктесінің жарықталынуы күшейеді, жұп болғанда- нашарлайды. Жарықтың кішкене дөңгелек экран шетінен дифракциялануы. Жарқырауық S нүктеден таралған сфералық жарық толқынның жолында кішкене дөңгелек Э экран тұрған болсын. Сонда ол экран толқындық беттің орталық бөлігін бөгелтеді (3.3-сурет). Егер дөңгелек Э m Френель зоналарды жапса, онда экранда тербелістің амплитудасы: Сонымен B нүктесінде әрқашан интерференциялық максимум байқалады.
Ені a=MN ұзын саңлауда болатын Фраунгофер дифракциясын қарастырайық.. MC және ND шоқтарының арасындағы жүру жолдарының оптикалық айырмашылығы: ∆= NF sin aφ. MN толқындық бетті Френель зоналарына бөлейік. Әр зонаның еніне ∆: λ/2 зона сәйкес келеді. Толқындық фронттың әр нүктесінің фазасы және амплитудасы біркелкі. Сондықтан көршілес Френель зоналарының тербеліс қарқындылығы нольге тең болады. Яғни:1) егер, Френель зоналарының саны тақ болса,онда:  дифракциялық минимум шарты
2) егер, Френель зоналарының саны жұп болса, онда  
жүктеу/скачать 1,47 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|
тең. Сыртқы Френель зонасының радиусы 
тең.