1. Difracția unei găuri circulare. Sferic val de înmulțire dintr-un punct de sursă S, întâlnește un obstacol în calea sa cu o gaură rotundă (fig. 6.4 a). Modelul de difracție se observă pe ecran la punctul P situată pe linia care leagă centrul S și O. Ecranul deschideri paralele cu planul diafragmei și se află la o distanță de b. Vom împărți porțiunea deschisă a zonei Fresnel val de pe suprafata. Vezi modelul de difracție depinde de numărul de zone Fresnel, se deschide deschiderea. Amplitudinea luminii de oscilație care rezultă excitate la punctul P toate zonele, folosind (6,8) și (6.16), este egal cu
în cazul în care semnul plus corespunde unei m impar. minus - chiar m.
În cazul în care gaura se deschide un număr impar de zone Fresnel, amplitudinea (și, prin urmare, intensitatea) luminii în punctul P va fi zero. În cazul în care gaura se deschide o zonă Fresnel, amplitudinea P punct. și anume de două ori (intensitate de patru ori mai mult) decât în absența unei bariere opace, cu o gaură. În cazul în care gaura se deschide două zone Fresnel, acțiunile lor la un punct P anulează în mod substanțial reciproc din cauza interferențelor. Astfel, modelul de difracție a deschiderilor circulare din apropierea punctului P va fi sub formă de alternativ inele întunecate și luminoase centrate la punctul P, iar dacă m este impar, centrul va avea un punct luminos (care corespunde distribuției intensității luminii prezentat în Fig. 6.4 b) dacă m este chiar, atunci centrul va fi o pată de culoare închisă (fig. 6.4).
Numărul de zone Fresnel expune gaura depinde de diametrul său. Dacă este mare, iar amplitudinea rezultată. și anume este aceeași ca și în frontul de undă complet deschisă. Nici un model de difracție în acest caz, nu se va produce, lumina se deplaseaza in linii drepte, ca și în absența unei bariere opace.
2. Difracția pe disc. Să-un val sferic de înmulțire dintr-o sursă punct S, discul se întâlnește în calea sa. Modelul de difracție se observă pe ecran în punctul P se află pe linia care leagă centrul discului S c (fig. 6.5). În acest caz, închis pe disc porțiune Wavefront trebuie să fie excluse din calcul și zona Fresnel construi pornind de la marginile de disc. Lăsați discul se închide m primele zone Fresnel. Apoi amplitudinea oscilației rezultată la punctul P este egal cu
ca expresie în paranteze în formula (6.19), în conformitate cu (6,15) sunt egale cu zero. Prin urmare, punctul P se observă întotdeauna maximă interferență (spot luminos), care corespunde cu jumătate din acțiune prima zonă Fresnel deschisă. Vârful central înconjurat de concentrice cu el inele întunecate lumina și, iar intensitatea la maxima (inelul luminos) scade cu distanța față de centrul imaginii.
Odată cu creșterea în prima rază zonă Fresnel deschisă a discului este scos din creșterile P și unghiul dintre normala la un punct de pe suprafața și R. Ca urmare, direcția intensității maxime centrale cu creșterea dimensiunii discului scade. Cu umbra mai mare disc urmărindu-l, în apropierea frontierelor în cazul în care există un model de difracție cu greutate slabă. În acest caz, difracția luminii poate fi neglijată și considerată lumină rectiliniu de înmulțire.
Ordinea de performanță
Sarcina difracției Fresnel 1. Monitorizarea pe disc.
Datorită luminii de difracție intră în regiunea umbrei geometrice. Prezisă de teoria val de Fresnel spot luminos de difracție în centrul umbra circulară a ecranului ( „Poisson la fața locului“) a fost triumful acestei teorii.
1. Aliniați procedura de instalare la pag. 12.
2. Pe bancul optic eliberat, așa cum se arată în figura 6.6, lentila condensatorului, L1 (modulul 5) adiacent radiatorului, un suport de obiect cu două coordonate plane A1 (modulul 8), la o distanță de 25 - 30 cm de la lentila condensatorului este O (modulul 6) între modulele 5 și 8, la o distanță de aproximativ 10 cm de la unitatea 8, microprojector A2 (modulul 2) prin modulul 8 lângă ea.
3. Cele două coordonate titularul 8, plasați un obiect 15 - disc. Mutați laserul la modul de intensitate maximă de emisie (pentru acest lucru este necesar pentru a transforma butonul „curent“ de alimentare cu energie emitor sensul acelor de ceasornic până se oprește).
Unitatea 4. Slide 2 cât mai aproape posibil de obiect și să observe o umbră pe disc ecran. Șuruburi de montare a discului în centrul spotului de lumină.
5. împingând încet microprojector de obiect, observa comportamentul discului umbră. Se determină la ce distanță de discul în centrul umbrei va deveni loc vizibil luminos. Este de difracție de monitorizare a stării la distanță (6.5)?
2. difracție țintă Fresnel la o gaură rotundă.
În conformitate cu principiul Huygens-Fresnel câmpului undei pe A2 ecran (Fig. 6.7) este considerată ca rezultat al superpoziției undelor emise de sursa „secundar“ localizat, de exemplu, în planul ecranului A1 și coerent cu câmpul incident de val.
Lăsați un val de avion este în mod normal incident pe ecran E1 paralelă cu axa de simetrie a PO. Calculul arată că oscilație care vine la punctul P de la punctul B, este întârziată în fază cu privire la vibrații care provin din punctul O, magnitudinea
porțiune de suprafață A1, în care faza de a ajunge la punctul P este schimbat la oscilație. Se numește zona Fresnel. Prima zonă Fresnel - un cerc cu centrul O, pentru asta. pentru al doilea (inelar) banda t. d. Condiții determină numărul (întreg sau fracționar) zone se incadreaza in raza cercului. sau porțiune raza pe care stivuite zone primele Fresnel (ea - raza exterioară de delimitare a zonei i-lea):
Comparând (6.22) și (6,6), observăm că, dacă - dimensiunea caracteristică a găurilor din E1 ecranului, numărul de difracție este un parametru care determină tipul de difracție și modelul de difracție.
Dacă ecranul A1 cade undă de ieșire dintr-o sursă punct S sau un val care converge la un punct S, calculul defazajele și numărul de zone deschise Fresnel conduc la aceleași formule (6,21) (Figura 6.8.) (Figura 6.9.) - (6.22) ca pentru valul avion, în care, totuși, exprimată în termeni de distanța de la punctul central la valul A1 și distanța de la ecranul de la A1 la A2 a ecranului.
Pentru val își încetează
Convergente val
undă plană, în mod evident corespunde. .
1. Instalarea echipamentelor este aceeași ca și în sarcina anterioară, numai unitatea casetei 8 trebuie să fie gol.
2. Utilizarea modulelor 5 și 6, a crea un fascicul paralel - undă plană. Pentru a face acest lucru, obiectiv pus-condensator (modulul 5) în apropierea radiatorului și apoi montați lentila (modulul 6), la o distanță de lentila condensatorului, egală cu distanța focală a obiectivului (100 mm). Verificați dacă pachetul de raze, eliberat din lentile paralele. Pentru a face acest lucru, microprojector lentile (unitatea 2) cu banda din ecranul său liber (obiect 45, determină scara în jos). Mutarea modulul 2 de-a lungul scalei optice, asigurați-vă că dimensiunea spotului pe ecran nu se schimba. Apoi eliberați microprojector banda.
3. Introduceți unitatea casetei 8 obiect 18 (ecran opac cu un diametru orificiu rotund), iar săniei aproape de obiectiv.
4. Cu unitatea șuruburi de reglare 8 setați diafragma la axa fasciculului de lumină și pentru a primi un model de difracție a ecranului de configurare. Distanța dintre ecranele E1 (modulul 8) și A2 (modulul 2) (fig. 6.8) poate fi modificat prin deplasarea unității de stânga 2, care este conectat cu planul E2 „care vizionează“ distribuția intensității la distanțe diferite de ecran cu A1 deschidere.
5. Deplasarea modulului 2 pornesc de standardul coordona poziția cu riscurile de 670 mm. Se determină valoarea. în care deschis și t. d. zona Fresnel. La începutul mișcării, veți observa un punct luminos în centrul imaginii. Ganditi-va ca prima zonă. Apoi, pe măsură ce se apropie de modulul 8, în centrul spotului de lumină care apare o pată întunecată, și vei avea deja două zone Fresnel ... și așa mai departe, până la contactul cu suportul xy microprojector.
6. Grafic depind.
7. Având în vedere că, în speță. . determină din (6.23), lungimea de undă de emisie :.
8. Rezultatele sunt prezentate într-un tabel:
Faceti o concluzie cu privire la activitatea desfășurată.
1. Pentru a determina unghiul de difracție și lungimea de difracție.
2. În ce condiții nu mai sunt îndeplinite legile opticii geometrice?
3. Care este diferența de difracție Fresnel difracție Fraunhofer? Care este criteriul pentru observarea unui anumit tip de difracție?
4. Definiți zonele Fresnel? Derive o formulă pentru raza zonelor Fresnel (6,17).
5. Cum sunt amplitudinea și intensitatea luminii care vine de la punctul de observație doar un singur centru al zonei Fresnel și cu toată suprafața de undă?
6. Explicați mecanismul de apariția modelului de difracție la difracție Fresnel pe disc. În cazul în care va exista un punct luminos în centrul de umbra exprimate de disc? De ce?
7. Pentru a explica mecanismul de apariție a difracției la model de difracție Fresnel dintr-o deschidere circulară. În unele cazuri, în centrul modelului de difracție va fi un punct luminos, iar când va avea loc o pată întunecată? De ce?
8. De ce exerciții pentru un val de avion atunci când efectuează 2 lentile pentru condensator montate pe obiectiv la o distanță egală cu lungimea focală a obiectivului?
Activitatea de laborator №7
Obiectiv: Pentru a explora legile experimentale ale difracției Fraunhofer la o singură fantă și un grilaj de difracție unidimensională.
Hardware: module: microprojector lentilă 2-condensator 5, o lentilă 6, două coordinate titularul 8; obiecte. ecrane cu fante 23, 27, 29, 30, difracția unidimensională grilaj 32.