Дифракція хвиль. Принцип Гюйгенса - Френеля. Дифракція Френеля від найпростіших перепон (диск, отвір, півплощина)

Дифракція хвиль — це явище огинання хвилями країв різких неоднорідностей  (перешкод) на шляху хвиль. Вона виявляється у випадку, коли розміри таких неоднорідностей сумірні з довжиною хвилі (а). Якщо ж неоднорідності великі, дифракція не спостерігається (б). Але це не значить, що дифракція відсутня, вона виникає, але спостерігається тільки на великих відстанях від неоднорідності, (в).

Конкретно для світлових хвиль: дифракція світла — це попадання світла в область геометричної тіні.

Причина дифракції вказана принципом Гюйгенса. Френель доповнив його уявленням про інтерференцію вторинних сферичних хвиль, згідно якому кожен елемент хвильової поверхні стає джерелом вторинних сферичних хвиль, амплітуда яких пропорційна величині елемента dS та зменшується з відстанню. Хвильову поверхню Френель розбив на кільцеві зони такі, що відстань від країв кожної зони до точки Р відрізняються на півхвилю Тоді коливання, що приходять в точку Р від сусідніх зон знаходяться в протифазі. Амплітуда, створена в цій точці всією хвильовою поверхнею, дорівнюватиме половині амплітуди, створеної лише центральною зоною. Коливання від парних та непарних зон Френеля знаходяться в протифазі, отже взаємно послаблюють одне одного.

Дифракція Френеля від круглого отвору: Внаслідок симетричного розташування отвору відносно прямої SP освітленість в різних точках екрану залежить тільки від відстані до точки Р. В цій точці вона залежить від кількості (парні чи непарні) зон Френеля, що залишаються відкритими. Якщо кількість відкритих зон непарна, то в центрі дифракційної картини отримаємо максимум інтенсивності. Якщо кількість відкритих зон парна, в центрі картини матимемо темну пляму.

У випадку, якщо відкриті неповні зони, інтенсивність світла зменшиться. Таким чином, інтерференційна картина від круглого отвору має вигляд концентричних темних та світлих плям, що чергуються між собою.

Дифракція від диску: Освітленість може залежати тильки від відстані до

точки Р.

У випадку непрозорого круглого диску дифракційна картина має вигляд світлих та темних концентричних кілець, що чергуються між собою. В центрі картини – світла пляма

Дифракція від півплощини має вигляд чергування темних та світлих смуг, товщина та відстань між якими поступово зменшуються