№3 дәріс Жарық дифракциясы. Гюйгенс-Френель принципі. Френельдің аумақтар (зона) әдісі. Френель және Фраунгофер дифракциялары. Жарық дифракциясы

№3 дәріс Жарық дифракциясы. Гюйгенс-Френель принципі. Френельдің аумақтар (зона) әдісі. Френель және Фраунгофер дифракциялары.

Жарық дифракциясы

• Толқындардың жолдарында кездесетін кедергілер мен бөгеттерді орап, айналып өту құбылысы дифракция деп аталады.
• Кең мағынада, дифракция деп жарықтың түзу сызықты жолдан бұрылу құбылысы айтылады.
• Яғни, толқынның түзу сызықты таралуынан, геометриялық оптиканың заңдарынан ауытқуы дифракция деп аталады.
• Дифракцияны Гюйгенс принципі түсіндіреді - екінші ретті толқындар бірінші ретті толқындардың алдындағы кедергілер мен бөгеттерден бұралып айналып өтеді.

Жарық дифракциясы

• Френель-Гюйгенс принципін екінші ретті толқындардың когерентті болуымен және олардың интерференциясымен толықтырды.
• Гюйгенс – Френель принципі бойынша S жарық көзінен шыққан жарық толқыны екінші ретті когерентті толқындардың суперпозициясы (қосындысы) ретінде өрнектеледі, екінші ретті толқындар болса, екінші ретті жарық көздерінен таралады. Ал, екінші ретті жарық көздері дегеніміз S жарық көзін қамтып жататын кез келген тұйық беттің шексіз аз әлементері.

Френель зоналары

• Біртекті ортада S нүктелік жарық көзінен таралатын жарық толқынының амплитудасын кез келген М нүктесінде қарастыралық. Гюйгенс – Френель принципі бойынша жарық көзінің әсерін жорамал жарық көздермен алмастырайық. Бұл жорамал жарық көздері S жарық көзінен шығатын толқын фронтының беті болып табылатын ойша алынған Ф беттінде (центрі S сфералық бетте) орналасады. Осы Ф толқындық бетін ойша сақина тәрізді зоналарға бөлеміз.

Френель зоналары

• Сонда, 1, 2,… m-ші зоналардың тербеліс амплитудаларын А1 , А2 , ... Аm (бұл жағдайда А1 > >А2> А3 > ...) арқылы белгілеп қорытқы тербелістің амплитудасын аламыз:

• Ол үшін М –ді центр деп алып, көршілес сақиналардың радиустарының бір-бірінен айырмаларын жарты толқын ұзындығына тең деп аламыз.

Френель зоналары

• Толқындық бетті осылайша зоналарға бөлгенде, m-ші зонаның тербеліс амплитудасы Аm осы зонаға көршілес жатқан зоналардың тербеліс амплитудаларының арифметикалық орташа мәніне тең болады:

• Онда М нүктесіндегі қорытқы амплитуда:

• себебі m>>1, А1 >>Аm

Френель зоналары

• Барлық Френель зоналарының ауданы:

• мұдағы a – SP0 кесіндісінің ұзындығы немесе Ф сфераның радиусы, b – PM0 кесіндісінің ұзындығы. m-ші Френель зонасының сыртқы бөлігінің радиусы:

Френель зоналары

• Гюйгенс – Френель принципі жарықтың біртекті ортада түзу сызық бойымен таралуын түсіндіруге мүмкіндік береді.
• Тоғысатын сәулелер дифракциясы (Френель дифракциясы) – дегеніміз дифракцияны тудыратын бөгет пен дифракциялық бейненің арасы онша алыс болмаған кезде бақыланатын сфералық толқындардың дифракциясы.