Дифракция Фраунгофера на одной щели

Пространственная решетка. Рассеяние света.

Дифракция Фраунгофера на дифракционной решетке.

Дифракция Фраунгофера на одной щели.

Вопросы

Дифракция света

С практической и теоретической точек зрения очень важно рас­смотреть случай дифракции в параллельных лучах (плоская волна). Этот вид дифракции был изучен немецким физиком И.Фраунгофером. Поэтому дифракция в параллельных лучах получила название дифрак­ции Фраунгофера.

Дифракция Фраунгофера наблюдается в том случае, когда источ­ник света и точка наблюдения бесконечно удалены от препятствия, вызывающего дифракцию, либо источник света находится в фокусе собираю­щей линзы, а дифракционная картина наблюдается в фокальной плоско­сти собирающей линзы, установленной за препятствием.

Свет дифрагирует вправо и влево от щели шириной а. Оптическая разность хода между крайними лучами FC и OE

. (1)

Разобьем площадь щели на зоны Френеля, ширина каждой зоны дает разность хода l/2, всего по ширине щели уместится

зон. (2)

Вследствие дифракции световые лучи отклоняются от прямолинейного распространения на углы φ ( 0 < φ < π/2 ). Результат дифракции в точке С_φ определится числом зон Френеля, укладывающихся в щели для данной точки.

Если число зон четное

, (3)

в точке С_φ наблюдаетсями­нимум дифракции (они взаимно погашаются), если число зон нечетное

, (4)

в точке С_φ наблюдается максимум дифракции.

Условие дифракционного минимума , (5)

Условие дифракционного максимума, (6)

Знаки "±" соответствуют лу­чам света, дифрагирующим на щели под углами +φ и –φ. В направлении φ = 0 на­блю­да­ет­ся самый интенсивный центральный максимум нулевого поряд­ка,

Интенсивность дифракционных максимумов помере удаления от центра экрана быстро убывает. Распределение интенсивности на экране вследствие дифракции называется дифракционным спектром. Расчеты по­ка­зывают, что интенсив­ности центрального и после­дующих максимумов относятсякак

1: 0,047 : 0,017 : 0,0083 : ... ,

 

Вид дифракционной карти­ны существенно зависит от то­го, каким светом освещается щель. В случае монохромати­ческого света дифракционная картина на экране представ­ляет собой простое чередо­вание светлых и темных полос. В случае белого света дифракционные максимумы представляют собой дифракционные окрашенные спектры, обращенные к центру фиолетовой частью. Центральный максимум имеет вид белой полоски (при j = 0 D = 0 для всех l), далее - радужная окраска.