Условия дифракционного максимума и минимума.

Максимум: aSinφ =±(λ ₀/2)(2m+1), m=1, 2, 3, …

Минимум: aSinφ =±(λ ₀/2)2m, m=1, 2, 3, …

Дифракция на малом отверстии.

Пусть точечный источник монохроматического излучения посылает волну на преграду, в которой имеется круглое отверстие.

Применим метод зон Френеля, а именно разобьём видимую часть фронта волны на зоны Френеля. Пусть отверстие открывает первые i зон. Применяя деление фронта волны на зоны Френеля относительно точки О и суммируя знакопеременный ряд, получим в итоге следующее выражение для амплитуды результирующей волны

A_p=A₁-A₂+A₃-A₄+…=A₁/2±A_i/2

 

29. Метод зон Френеля (на примере сферической волны). Условия дифракционного максимума и минимума. Дифракция на малом диске.

То же что и в 28.

Дифракция на малом диске.

Пусть на круглый диск падает сферическая монохроматическая волна, испущенная точечным источником S монохроматического излучения. За диском находится экран, на котором наблюдается результат прохождения волной диска.

Используем метод зон Френеля. Разобьём фронт волны, занимающий положение в области диска, на зоны Френеля относительно точки О. Пусть диск закрывает первые i зон. Применяя методику разбиения видимой части фронта волны на зоны и суммируя знакопеременный ряд для амплитуд волн, приходящих в точку наблюдения от зон Френеля, получим

A_p=A_i+1-A_i+2+A_i+3-A_i+4+…=A_i+1/2±A_N/2≈ A_i+1/2

 

Из данного выражения следует, что в центре картины, в точке О будет наблюдаться светлое пятно, которое получило название пятна Пуассона, а на экране – дифракционная картина в виде светлых и тёмных колец.

 

30. Дифракция Фраунгофера на щели.

Дифракция Фраунгофера (или дифракция плоских световых волн, или дифракция в параллельных лучах) наблюдается в том случае, когда источник света и точка наблюдения бесконечно удалены от препятствия, вызвавшего дифракцию.

 

Для наблюдения дифракции Фраунгофера необходимо точечный источник поместить в фокусе собирающей линзы, а дифракционную картину можно исследовать в фокальной плоскости второй собирающей линзы, установленной за препятствием.

 

Пусть монохроматическая волна падает нормально плоскости бесконечно длинной узкой щели (l> > b), l- длина, b - ширина. Разность хода между лучами 1 и 2 в направлении φ

Разобьём волновую поверхность на участке щели МN на зоны Френеля, имеющие вид полос, параллельных ребру М щели. Ширина каждой полосы выбирается так, чтобы разность хода от краев этих зон была равна λ /2, т.е. всего на ширине щели уложится зон. Т.к. свет на щель падает нормально, то плоскость щели совпадает с фронтом волны, следовательно, все точки фронта в плоскости щели будут колебаться синфазно. Амплитуды вторичных волн в плоскости щели будут равны, т.к. выбранные зоны Френеля имеют одинаковые площади и одинаково наклонены к направлению наблюдения. Число зон Френеля укладывающихся на ширине щели, зависит от угла φ

Условие минимума при дифракции Френеля:

 

Если число зон Френеля четное.

bSinφ =±2mλ /2

m=1, 2, 3, …

 

Условие максимума:

 

Если число зон Френеля нечетное.

bSinφ =±(2m+1)λ /2

m=0, 1, 2, 3, …

 

 

31. Дифракционная решётка. Дифракционный спектр. Условия максимума для дифракционной решётки.

Дифракционная решётка - оптический прибор, предназначенный для анализа спектрального состава оптического излучения. Одномерная дифракционная решётка представляет собой совокупность большого числа N одинаковых щелей ширины а, отстоящих друг от друга на одном и том же расстоянии b. Расстояние d, равное d=(a+b), называют периодом или постоянной дифракционной решётки.

Дифракционный спектр – цветовая картина, получаемая при прохождении света через дифракционную решётку

 

Условия максимума для дифракционной решётки.

dSinφ =±mλ

Где m=±1, ±2, ±3, …

Максимумы, соответствующие этому условию, называют главными максимумами. Значение величины m, соответствующее тому или иному максимуму называется порядком дифракционного максимума.

 

32. Поляризация света. Закон Малюса. Угол Брюстера.

Поляризация света.

Под поляризацией света понимают ту или иную степень упорядоченности колебаний вектора ЭМВ в пространстве.

 

Виды поляризации света:

1. Линейно поляризованный свет. При такой поляризации вектор Есовершает колебания вдоль одного направления в пространстве.

2.Неполяризованный свет. В этом случае присутствуют всевозможные направления колебания вектора Ев плоскости, перпендикулярной к скорости распространения волны, причём модули векторов Еодинаковы.

3.Частично поляризованный свет. Присутствуют всевозможные направления колебаний векторов Е, но разной амплитуды.

4.Круговая поляризация. В этом случае конец вектора Е совершает равномерное вращение по окружности в плоскости, перпендикулярной к скорости распространения волны.

5.Эллиптически поляризованный свет. В этом случае конец вектора Е совершает равномерное вращение по эллипсу в плоскости, перпендикулярной к скорости распространения волны.

Закон Малюса.

Если на поляроид направить ЛПС, то тогда интенсивность прошедшего поляроида ЛПС (I~E²) связана с интенсивностью падающего на него света (I₀~E₀²) формулой

Е=Е₀Cosφ => I=I₀Cos²φ

получившей название закон Малюса. Она связывает интенсивности падающего и прошедшего поляроид линейно поляризованного света.

Угол Брюстера.

Углом Брюстера (i_б) называется угол падения, при котором проникает падающая волна всецело, без отражения, из одной среды в другую.

Sin i_б/Sin r=Sin i_б/Sin(180-90- i_б)=tg i_б=n₂/n₁=> i_б=arctg(n₂/n₁)

⇐ Предыдущая12345

Поделиться: