Задание. 1. Проанализируйте масштабы дифракционных явлений света и па­раметры схемы, которые позволят реально наблюдать и изучать ди­фракцию

1. Проанализируйте масштабы дифракционных явлений света и па­раметры схемы, которые позволят реально наблюдать и изучать ди­фракцию. Какие требования следует предъявлять к источнику света для наблюдения дифракции? Каковы требования к освещенности по­мещения для наблюдения дифракционных явлений?

2. Качественно изучите картину дифракции на краю экрана, ис­пользуя в качестве экрана лезвие бритвы. На каком расстоянии необ­ходимо расположить экран для наблюдения дифракционной картины. Опишите картину дифракции, дайте рисунок или фотографию дифрак­ционной картины. Оцените ширину дифракционных полос и объясните само явление.

3. Вместо бритвы поставьте в качестве препятствия непрозрачный лист бумаги (или тонкой фольги), в котором с помощью острой игол­ки проделайте круглое отверстие. Оцените на каком расстоянии от отверстия в 1 мм наблюдается дифракционная картина (дифракция Френеля). Каков размер этой картины следует ожидать на экране на­блюдения? Если размер дифракционной картины окажется, мал, пред­ложите способ её наблюдения. Приведите рисунок наблюдаемой ди­фракционной картины. Как изменяется интенсивность света в центре пятна при изменении диаметра отверстия в экране и расстояния от отверстия до экрана наблюдения. Как изменяется характер дифрак­ционной картины в зависимости от диаметра диафрагмы источника света.

4. Расположите на пути пучка света маленький круглый шарик (например, стальной шарик от подшипника диаметром 2.=.5 мм). Оцените параметры установки и источника света, позволяющие на­блюдать в центре геометрической тени от шарика "пятна Пуассона", наблюдавшегося впервые Араго и явившемся решающим эксперимен­том, окончательно утвердившим волновые представления о природе света.

5. Прорежьте с помощью бритвы в листе бумаги (или фольги) уз­кую щель. Глядя сквозь отверстие щели на точечный источник света, вы увидите картину дифракции Фраунгофера на щели. Зарисуйте кар­тину дифракции. Объясните явление.

Проколите с помощью иглы в листе бумаги (или фольги) маленькое отверстие. Глядя сквозь это отверстие на точечный источник света, вы увидите картину дифракции Фраунгофера на отверстие. Зарисуйте картину дифракции.

6. Прорежьте с помощью бритвы в листе бумаги (или фольги) две расположенные рядом узкие параллельные щели. Глядя сквозь отвер­стие щелей на точечный источник света, вы увидите картину дифрак­ции Фраунгофера на двух щелях. Зарисуйте картину дифракции. Чем отличается картина дифракции на двух щелях от дифракционной кар­тины на одной щели.

Литература

1. Поль Р.В. "Оптика и атомная физика". Наука, Москва, 1966.

2. Ландсберг Г.С. Элементарный учебник физики, том 3. Наука, Москва, 1995.

3. Горелик Г.С. Колебания и волны. Физмат, Москва, 1959.

4. Локшин Г.Р. Волны. Дифракция. Оптическая фильтрация. Дол­гопрудный. 1976.

Тема 38. Эффект саморепродукции

Эффект был открыт Талботом в 1828 г. При освещении параллель­ным пучком света какой - либо периодической структуры (например, решетки с равноотстоящими щелями) на расстоянии от решетки рав­ном Lо = 2d ² / Л, где d-период решетки, Л -длина волны света, возникает картина, в точности повторяющая периодическую структуру, причём изображение возникает "само по себе", без использования каких - либо линз. Этот эффект был назван эффектом саморепродукции.

Цель исследования - повторить эксперимент Талбота, объяснить эффект и исследовать его особенности. Принципиальная схема экспе­римента показана на рисунке. Сколлимированный с помощью линзы AI параллельный пучок света освещает решетку.