Дифракция света. Теория Френеля. Дифракционная решетка. Период решетки

Свет представляет собой волновой процесс, а волны, как известно могут огибать препятствия.

Процесс огибания краёв препятствий светом называется дифракцией.

Пропуская тонкий пучок света через маленькое отверстие, можно наблюдать нарушение закона прямолинейного распространения света: светлое пятно на экране против отверстия будет иметь большие размеры, чем размеры пучка света.

Томас Юнг, открывший интерференцию света, поставил опыт по дифракции. В непрозрачной ширме он проколол булавкой два маленьких отверстия на небольшом расстоянии друг от друга. Эти отверстия освещались узким световым пучком, прошедшим через малое отверстие в другой ширме. Возникшая в соответствии с принципом Гюйгенса сферическая волна от отверстия первой шторы возбуждала в отверстиях второй шторы когерентные колебания. Вследствие дифракции из отверстий выходили два световых конуса, которые частично перекрывались. В результате интерференции этих двух световых волн на экране появлялись чередующиеся светлые и тёмные полосы.

Огюст Френель детально исследовал различные случаи дифракции на опыте и разработал количественную теорию дифракции, позволяющую рассчитать дифракционную картину, возникающую при огибании светом любых препятствий. Этим он объяснил прямолинейное распространение света в однородной среде на основе волновой теории.

Принцип Гюйгенса-Френеля. Каждая точка волнового фронта является источником вторичных волн, причём все вторичные источники когерентны.

На явлении дифракции основано устройство оптического прибора – дифракционной решётки. Дифракционная решётка представляет собой совокупность большого количества очень узких щелей, разделённых непрозрачными промежутками. Число штрихов доходит до нескольких тысяч на 1 мм.

Если ширина прозрачных щелей (или отражающих свет полос) равна а, и ширина непрозрачных промежутков (или рассеивающих свет полос) равна b то величина называется периодом решётки.