кційні (хвильові) явища. З цією метою вводять безрозмірний параметр Р, тобто досліджують ставлення радіуса першої зони Френеля r1 до розміру перепони d, тобто P=r1/d. Величина Р називається параметром дифракції.
Якщо d gt; gt; r1, то P ® 0. У цьому випадку перепона вважається великою.
Якщо d? r1, то P? 0. Розмір перепони малий. Необхідно враховувати хвильові властивості світла.
Звідси неважко отримати кілька наслідків, що мають принципове значення.
При l ® 0 r1 дорівнює нулю, тобто завжди Р ® 0, тобто параметр дифракції малий при будь-яких кінцевих відстанях a1 і a2. Хвильові властивості при таких умовах спостереження помітити важко. Отже, умова l ® 0 можна вважати основним при переході від хвильової оптики до геометричної.
Якщо l велике, то при досить малих a2 також може бути Р ® 0. Це означає, що при великих l і малих відстанях a1 і a2 також реалізуються умови геометричної оптики, але в міру збільшення a2 і a1 потрібно все більшою мірою враховувати явище дифракції.
При зміні a2 в n раз і розміру перепони в раз вийде той же параметр дифракції, і, отже, умови спостереження дифракції залишаться колишніми.
Дифракційні явища за своїм характером розбиваються на два великі класи.
. Якщо a1? ? і a2? ? або одне з відстаней не дорівнює нескінченності, то спостерігається дифракція в непаралельних променях світла - дифракція Френеля. Дифракційна картина не локалізована.
. Якщо a1 =? і a2 =?, то дифракція відбувається в паралельних променях. Це дифракція Фраунгофера. Дифракційна картина локалізується в нескінченності.
Дифракція Фраунгофера має велике значення для якості роботи оптичних приладів, наприклад: телескопа, мікроскопа, фотографічного об'єктива і т.п., тобто приладів, що працюють з паралельними пучками світла.
.2 Дифракція Френеля
Цілі і завдання дослідження: дослідити дифракцію Френеля і взаємозв'язок хвильової та геометричної оптики за допомогою вивчення дифракційних картин, які утворюються при проходженні світла через такі перешкоди, як щілина, нитка, та ознайомитися з методом пояснення дифракційних картин, заснованих на аналізі спіралі Корню.
Методика і техніка експерименту по дослідженню дифракції Френеля
Виходячи з визначення дифракції Френеля, можна зобразити схему її спостереження (рис. 1).
Світлові промені випробовують дифракцію на щілині S 2 або на нитки, що знаходиться в цій же площині. Ширину щілини S 2 можна регулювати мікрогвинти. Нитка знаходиться на рамці, яка може вдвигаться в світловий пучок. Коли нитка не використовується, то рамка висувається з світлового пучка до тих пір, поки нитка не буде перебувати поза світлового пучка.
Щілина висвітлюється приблизно паралельними променями монохроматичного світла, тому a 1 =?. Паралельний пучок монохроматичного світла формується за допомогою освітлювача за натрієвої лампою і коліматора, пристрою, призначеного для отримання паралельного пучка світла. Дифракційна картина розглядається в мікроскоп М, який має відлікового шкалу. Для більш точного визначення відстані між сусідніми мінімумами або максимумами можна використовувати окуляр - мікрометр.
Рекомендації щодо виконання роботи
Оптична схема зібрана на оптичній лаві, тому слід провести юстировку всіх елементів у вертикальній і горизонтальній площинах таким чином, щоб оптична вісь проходила через геометричні центри кожного елемента установки. Необхідно мати на увазі, що від якості юстування в сильному ступені залежить якість спостережуваної дифракційної картини.
. Виберіть для початку ширину щілини S 2, досить велику, наприклад 1? 2 мм.
. Помістіть мікроскоп М в таке положення, яке дозволяє спостерігати різке зображення щілини S 2, що знаходиться в центрі шкали.
. Повільно видаляйте мікроскоп М від щілини S 2. Спочатку виникають дифракційні явища на краях щілини. Причому дифракційна картина на кожному краю щілини існує окремо і зосереджена в дуже малій області простору, а перехідна область між світлом і тінню занадто вузька. Очевидно, що в цьому випадку спостерігається дифракція Френеля (умова 1). Зображення щілини S 2 описується законами геометричної оптики.
. Замалюйте спостережувану при цьому картину.
. Спробуйте зобразити графічно розподіл інтенсивності світла при дифракції на «широкої» щілини S 2, відкладаючи по осі ординат інтенсивність, оцінену візуально, а по осі абсцис - відстань в міліметрах від щілини до об'єктива мікроскопа М.
. Зобразіть на цьому ж графіку розподіл інтенсивності світла, що пройшло через щілину S 2, згідно із зак...
