Дифракция света. Принцип Гюйгенса. Метод зон Френеля. Дифракция Френеля и Фраунгофера. Дифракционная решетка

Явление дифракции заключается в огибании волнами препятствий или, точнее, в отклонении их от прямолинейного распространения. Дифракция наблюдается в тех случаях, когда линейные размеры препятствий сравнимы или немного больше длины волны, падающего на препятствие света.

Качественно явление дифракции объясняется на основании принципа Гюйгенса, согласно которому каждая точка волнового фронта является самостоятельным источником сферических волн, а огибающая этих волн представляет собой волновой фронт в следующий момент времени. На рис. видно, что волны, проходя через отверстие, попадают в область геометрической тени. Однако принцип Гюйгенса не позволяет выполнить количественный расчет дифракционной картины, т.е. расчет пространственного распределения амплитуды, а, следовательно, и

интенсивности дифрагирующих волн.

Метод зон Френеля:

Зоны Френеля - участки, на которые можно разбить поверхность световой волны для вычисления результатов дифракции света.

Суть метода такова. Пусть от светящейся точки распространяется сферическая волна и требуется определить характеристики волнового процесса, вызванного ею в точке . Разделим поверхность волны на кольцевые зоны. Для этого проведём из точки сферы радиусами , , , ( — точка пересечения поверхности волны с линией ). Кольцеобразные участки поверхности волны, «вырезаемые» из неё этими сферами, и называется зонами Френеля. Волновой процесс в точке можно рассматривать как результат сложения колебаний, вызываемых в этой точке каждой зоной Френеля в отдельности.

В оптике различают дифракцию Френеля (в сходящихся лучах) и дифракцию Фраунгофера (в

параллельных лучах). Первую разновидность наблюдается в случаях, когда свет от точечного источника направлен на круглое отверстие или непрозрачный диск. Вторую разновидность наблюдают при падении параллельных лучей на щель или систему щелей (дифракционную решетку), например, от точечного источника, удаленного на бесконечность или помещенного в фокус собирающей линзы.

Дифракционная решётка — оптический прибор, действие которого основано на использовании явления дифракции света. Представляет собой совокупность большого числа регулярно расположенных штрихов (щелей, выступов), нанесённых на некоторую поверхность. Решетки бывают отражательные и прозрачные.