Дифракция от среднего отверстия

Дифракция – это совокупность явлений, связанных с отклонениями от законов геометрической оптики: огибание препятствий, проникновения света в область темных. Между дифракцией и интерференцией нет принципиальных различий – перераспределение светового потока в результате суперпозиции волн. Различают два вида дифракции. Если источник света далеко от препятствий, так, что лучи параллельные, то дифракция Фраунгофера, иначе – Френеля. Рассмотрим дифракцию Френеля на круговом отверстии.

Сферическая волна от источника  встречает на своем пути экран с крупным отверстием. Дифракция на экране  в точке . Разобьем открытую часть волновой поверхности  на зоны Френеля. Вид дифракции характерно зависит от числа зон, укладывающихся в отверстия. Амплитуда результирующих колебаний

«-» - четным , «+» - нечетным. Когда отверстие открывает нечетное число зон Френеля, то амплитуда в точке  будет больше, чем при свободном распространении волны, если четное – равно нулю.

Если 1 зона, то в точке  амплитуда , т.е. вдвое больше, чем в отсутствие экрана с отвода. Если – две – то действие их практически уничтожают друг друга из-за интерференции.

Таким образом дифракционная картина от круглого отверстия вблизи точки В будет иметь вид чередующих темных и светлых полос с центром в точке В.

 

Дифракционная решетка

Дифракционная решетка – это система параллельных щелей равной ширины, лежащих в одной плоскости и разделенных равными по ширине непрогразироваными промежутками.

Рассмотрим дифракцию Фраунгофера.

Дифракционная картина на решетке определяется как результат взаимной интерференции волн, идущих от всех щелей.

Ширина щели  ширина непрозрачных участков .

 - постоянная или период решетки.

 - главные максимумы

 - главные минимумы.

 

 

Взаимодействие электромагнитных волн с веществом

Дисперсия света

Дисперсией света называется показатели преломления  вещества от частоты  (длины ) света или зависимость фазовой скорости  световых волн от частоты .

Дисперсией света представляется в виде зависимости

(4.1)

Следствием дисперсии является разложение в спектр пучка белого света при прохождении его через призму. Впервые экспериментальное наблюдение дисперсии принадлежит И. Ньютону (1672).

Рассмотрим дисперсию света в призме. Монохроматический луч света падает на призму с показателем преломления , под углом . После двукратного преломления (на левой и правой границе) луч оказывается отклоненным от первого направления на угол .

(4.2)

т.е.  отклоняет лучей тем больше, чем больше преломляющий угол призмы.

Из (4.2) следует, что  зависит от (n -1), т.е. (так как n – функция длины волны) следовательно лучи разных длин волн после прохождения призмы окажутся отклонениями на разные углы, т.е. пучок белого света за призмой разлаживается в спектр (это и наблюдал Ньютон).

Величина  называется дисперсией вещества, показывает как быстро изменяется показатель преломления с длиной волны.

Для всех прозрачных веществ показатель преломления уменьшается с увеличением длины волны, т.е.  такая дисперсия называется нормальной.

если  - аномальная дисперсия.

Это происходит вблизи линий и полос поглощения.