Дифракция

 Дифракция

Отклонение световых лучей от прямолинейного пути при прохождении вблизи краев экранов, отверстий называется дифракцией.

Интенсивность волн при дифракционных явлениях можно приближенно рассчитать, пользуясь принципом Гюйгенса–Френеля. Согласно этому принципу точки волновой поверхности являются центрами воображаемых когерентных источников, которые излучают сферические волны. Эти волны называются элементарными.

Огибающая элементарных волн представляет собой волновую поверхность для последующего момента времени; она возникает в результате интерференции элементарных волн.

Предполагается, что огибающая перемещается лишь в одну сторону от волновой поверхности (по направлению распространения волны).

При дифракции параллельного пучка света, падающего нормально на узкую длинную щель, интенсивность I_β волн, распространяющихся под углом β, определяется следующим соотношением:

где

I0	—	интенсивность волн, распространяющихся в направлении β = 0;
b	—	ширина щели;
β	—	угол между перпендикуляром к плоскости щели и направлением распространения дифрагированных лучей (рис.1);
λ	—	длина волны света.

Рис.1. Дифракция параллельных лучей от одной щели АВ – линза, О – ее оптический центр, Э – экран, расположенный в фокальной плоскости линзы

Направления, в которых интенсивность дифрагированного света от одной щели равна нулю, определяются из условия

1)

Совокупность большого числа узких параллельных щелей, имеющих одинаковую ширину и расположенных в плоскости на одинаковом расстоянии друг от друга, называется плоской дифракционной решеткой. Расстояние равное сумме ширины одной щели и ширины промежутка между соседними щелями, называется постоянной (или периодом) дифракционной решетки.

Рис.2. Дифракция параллельных лучей от дифракционной решетки АВ–линза, О – ее оптический центр, Э – экран, расположенный в фокальной плоскости линзы

На рис.2 приведена схема дифракционной решетки. Направления, в которых будет наблюдаться максимальная освещенность на экране, определяются из условия (при нормальном падении света)

2)

где

d

—

период решетки.

Направления, в которых интенсивность будет равна нулю, определяются из условия (1).

Эти направления называются главными минимумами. Кроме этих направлений, имеется еще ряд таких, в которых интенсивность дифрагированного света равна нулю. Направления для дополнительных минимумов определяется из условия

где

N

—

число щелей в решетке.

Разрешаемый дифракционной решеткой интервал длин волн (Δλ) определяется из условия

Дифракция световых волн не позволяет различать мельчайшие детали предметов с помощью оптических приборов, как бы велико ни было их увеличение.

Наименьшее расстояние между двумя точками, при котором их изображения не сливаются, называется разрешаемым расстоянием оптического прибора (δ).

Для микроскопа разрешаемое расстояние

3)

где

u	—	апертурный угол (половина угла между крайними лучами, падающими от точки предмета на объектив и достигающими глаза наблюдателя или экрана);
n	—	показатель преломления среды.