Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Принципы Гюйгенса и Гюйгенса–Френеля
В волновой оптике существует два принципа: принцип Гюйгенса и принцип Гюйгенса–Френеля. В принципе Гюйгенса постулируется, что каждая точка фронта волны является источником вторичных волн. Построив огибающую этих волн, можно найти положение фронта волны в последующие моменты времени. Принцип Гюйгенса является чисто геометрическим и позволяет вывеcти. например, законы отражения и преломления света, объясняет явления распространения света в анизотропных кристаллах (двойное лучепреломление). Но он не может объяснить большинство оптических явлений, обусловленных интерференцией волн. Френель дополнил принцип Гюйгенса условием интерференции вторичных волн, исходящих от фронта волны. Такое расширение принципа Гюйгенса получило название принципа Гюйгенса–Френеля. Дифракция волн. Виды дифракции Дифракцией называют совокупность интерференционных явлений, наблюдаемых в средах с резкими неоднородностями, соизмеримыми с длиной волны, и связанных с отклонением законов распространения света от законов геометрической оптики. Дифракция, в частности, приводит к огибанию волнами препятствий и проникновению света в область геометрической тени. Роль неоднородностей среды могут играть щели, отверстия и различные препятствия: экраны, атомы и молекулы вещества и т.п. Различают два вида дифракции. Если источник и точка наблюдения расположены от препятствия настолько далеко, что лучи, падающие на препятствие, и лучи, идущие в точку наблюдении, практически параллельны, то говорят о дифракции Фраунгофера (дифракция в параллельных лучах), в противном случае говорят о дифракции Френеля (дифракция в сходящихся лучах). Если λ — длина волны, b — размеры препятствия, L —расстояние от препятствия до точки наблюдения, то различают следующие ситуации: Дифракция Френеля на круглом отверстии Пусть сферическая волна, от источника в падает на круглое отверстие в диафрагме. В этом случае на экране будет наблюдаться дифракционная картина в виде светлых и темных колец. Если отверстие открывает четное число зон Френеля, то в центре дифракционной картины будет темное пятно, а если оно открывает нечетное число зон Френеля, то светлое пятно. При перемещении диафрагмы с отверстием между источником и экраном в пределах отверстия будет укладываться то четное, то нечетное число зон Френеля и вид дифракционной картины (то с темным, то со светлым пятном в центре) будет постоянно меняться.
Зоны Френеля Френель предложил простой прием вычисления результата интерференции вторичных волн. приходящих от фронта волны в произвольную точку Р, лежащую на прямой, проходящую через источник S и точку Р. Рассмотрим идею Френеля на примере сферической волны, испускаемой точечным источником S.
Пусть фронт волны от источника S в некоторый момент времени находится на расстоянии a от S и на расстоянии b от точки Р. Разобьем фронт волны на кольцевые зоны так, чтобы расстояние от краев каждой зоны до точки Р отличались на λ /2. При таком построении колебания в соседних зонах сдвинуты по фазе на π, т.е. происходят в противофазе. Если обозначить амплитуды колебаний в зонах E 1, E 2,… причем E 1> E 2>…, то амплитуда результирующего колебания в точке Р будет равна E = E 1− E 2+ E 3− E 4+… (1) Здесь чередование знаков «+» и «−», так как колебания в соседних зонах происходят в противофазе. Представим формулу (1) в виде , (2) где положено . Получили, что амплитуда колебаний в точке Р, если в нее приходят колебания от всего волнового фронта, равна Е = Е 1/2, т.е. равна половине амплитуды волны, приходящей в точку Р от первой зоны Френеля. Если закрыть все четные или нечетные зоны Френеля с помощью специальных пластинок, называемых зонными, то амплитуда колебаний в точке Р увеличится и будет равна . (3) Если на пути фронта волны поставить экран с отверстием, который открывал бы конечное четное число зон Френеля, то интенсивность света в точке Р будет равна нулю (4) т.е. в этом случае в точке Р будет темное пятно. Если же открыть нечетное число зон Френеля, то в точке Р будет светлое пятно: (5)
Для перекрытия зон френеля с помощью экранов или зонных пластине необходимо знать радиусы зон френеля. Согласно рис. получим (6) (7) где пренебрегли членами с λ 2 и . Приравнивая (6) и (7), получим (8)
Подставляя формулу (8) в (6), найдем радиус m -ой зоны Френеля , (9) где m =1,2,3,… — номер зоны Френеля, λ — длина волны, излучения, испускаемого источником. Если фронт водны плоский (a → ∞), то . (10) При фиксированном радиусе отверстия в экране, поставленом на пути волны число m зон Френеля, открываемых этим отверстием, зависит от расстояний a и b от отверстия до источника S и точки Р.
|
||||||
Последнее изменение этой страницы: 2021-07-18; просмотров: 71; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.145.54.7 (0.009 с.) |