Teori Fresnel secara singkat. Prinsip Huygens – Fresnel

Gelombang bola yang merambat dari sumber titik S bertemu dengan piringan pada jalurnya. Pola difraksi diamati pada layar E di sekitar titik P yang terletak pada garis yang menghubungkan S dengan pusat piringan.

Dalam hal ini, bagian muka gelombang yang dicakup oleh piringan harus dikeluarkan dari pertimbangan dan zona Fresnel harus dibangun mulai dari tepi piringan.

Biarkan disk menutupi m zona Fresnel pertama. Maka amplitudo osilasi yang dihasilkan di titik P adalah sama dengan

Karena ekspresi dalam tanda kurung sama dengan nol. Akibatnya, di titik P selalu ada interferensi maksimal yang setara dengan setengah aksi zona Fresnel terbuka pertama. Orago adalah orang pertama yang memperoleh titik terang (titik Poisson) secara eksperimental. Seperti dalam kasus difraksi oleh lubang melingkar, titik maksimal pusat dikelilingi oleh cincin gelap dan terang konsentris, dan intensitas titik maksimal berkurang seiring dengan jarak dari pusat pola.

Dengan bertambahnya jari-jari piringan, zona Fresnel terbuka pertama menjauh dari titik P dan, yang sangat penting, sudut α antara garis normal ke permukaan zona ini dan arah ke titik P meningkat intensitas maksimum pusat berkurang seiring bertambahnya ukuran disk. Pada ukuran besar disk (radiusnya berkali-kali lipat lebih besar dari radius ditutup olehnya zona tengah Fresnel), di belakangnya terdapat bayangan biasa, di dekat batasnya terdapat pola difraksi yang sangat lemah. Dalam hal ini, difraksi cahaya dapat diabaikan dan cahaya dianggap merambat lurus.

Difraksi oleh lubang melingkar dan piringan pertama kali dipertimbangkan oleh Fresnel menggunakan metode Huygens-Fresnel dan metode zona Fresnel berdasarkan itu.

Kekurangan teori Fresnel:

1. Dalam teori Fresnel, diasumsikan bahwa bagian layar yang buram bukanlah sumber gelombang sekunder dan juga amplitudo dan fase awal getaran pada suatu titik di permukaan Ф, yang tidak ditutupi oleh layar buram, adalah sama dengan tidak adanya layar buram. Ini tidak benar, karena. kondisi batas pada permukaan layar tergantung pada materialnya. Benar, ini hanya mempengaruhi jarak kecil dari layar, pada urutan λ. Untuk lubang dan layar yang dimensinya jauh lebih besar dari λ, teori Fresnel sesuai dengan eksperimen.

2. Teori Fresnel memberikan nilai yang salah untuk fase gelombang yang dihasilkan. Misalnya, ketika menjumlahkan secara grafis vektor amplitudo getaran yang tereksitasi di titik P oleh semua elemen kecil depan terbuka gelombang, ternyata fasa vektor A yang dihasilkan berbeda dengan fasa awal osilasi di titik P yang sebenarnya terjadi.

3. Berdasarkan asumsi postulat kualitatif murni tentang ketergantungan amplitudo gelombang sekunder pada sudut α.

Teori Fresnel hanya memberikan metode perhitungan perkiraan. Pembenaran matematis dan penyempurnaan metode Huygens-Fresnel dibuat pada tahun 1882 oleh Kirchhoff.

§ Difraksi Fraunhofer.

Fenomena difraksi biasanya diklasifikasikan berdasarkan jarak sumber dan titik pengamatan (layar) dari penghalang yang ditempatkan pada jalur rambat cahaya. Difraksi gelombang bola yang pola distribusi intensitasnya diamati pada jarak berhingga dari penghalang yang menyebabkan difraksi, disebut difraksi Fresnel. Jika jarak dari penghalang ke sumber dan titik pengamatan sangat jauh (sangat jauh), maka disebut difraksi Fraunhofer.

Tidak ada perbedaan mendasar atau batas tegas antara difraksi Fresnel dan Fraunhofer. Yang satu terus berubah menjadi yang lain. Jika, untuk suatu titik pengamatan yang terletak pada sumbu sistem, pada lubang penghalang, misalnya, bagian nyata dari zona pertama atau beberapa zona Fresnel cocok, maka difraksi dianggap Fresnel. Jika sebagian kecil zona Fresnel pertama masuk ke dalam lubang, maka difraksinya adalah Fraunhofer.

Sejak zaman dahulu, manusia telah memperhatikan pembelokan sinar cahaya ketika ada penghalang di depannya. Anda dapat memperhatikan seberapa banyak cahaya yang terdistorsi ketika mengenai air: sinarnya “pecah” karena apa yang disebut efek difraksi cahaya. Difraksi cahaya adalah pembelokan atau distorsi cahaya akibat berbagai faktor menutup.

Pengoperasian fenomena serupa dijelaskan oleh Christian Huygens. Setelah sejumlah percobaan dengan gelombang cahaya menyala permukaan air, dia menawarkan sains penjelasan baru untuk fenomena ini dan memberinya nama “gelombang depan”. Dengan demikian, Christian memungkinkan untuk memahami bagaimana seberkas cahaya akan berperilaku ketika mengenai jenis permukaan lain.

Prinsipnya adalah sebagai berikut:

Titik-titik permukaan yang terlihat pada titik waktu tertentu dapat menyebabkan elemen sekunder. Daerah yang menyentuh semua gelombang sekunder dianggap sebagai bola gelombang pada periode waktu berikutnya.

Ia menjelaskan, semua elemen harus dianggap sebagai permulaan gelombang bola, yang disebut gelombang sekunder. Christian mencatat bahwa muka gelombang pada dasarnya adalah kumpulan titik-titik kontak ini, itulah keseluruhan prinsipnya. Selain itu, elemen sekunder tampak berbentuk bola.

Perlu diingat hal itu muka gelombang - Ini adalah titik-titik makna geometris yang dicapai getaran pada titik waktu tertentu.

Elemen sekunder Huygens tidak direpresentasikan sebagai gelombang nyata, tetapi hanya gelombang tambahan berbentuk bola, yang tidak digunakan untuk perhitungan, tetapi hanya untuk konstruksi perkiraan. Oleh karena itu, bidang elemen sekunder ini secara inheren hanya memiliki efek membungkus, yang memungkinkan terbentuknya muka gelombang baru. Prinsip ini menjelaskan dengan baik kerja difraksi cahaya, tetapi hanya memecahkan masalah arah depan, dan tidak menjelaskan dari mana datangnya amplitudo, intensitas gelombang, sputtering gelombang, dan aksi sebaliknya. Fresnel menggunakan prinsip Huygens untuk menghilangkan kekurangan ini dan melengkapi karyanya arti fisik. Setelah beberapa waktu, ilmuwan tersebut mempresentasikan karyanya yang mendapat dukungan penuh dari komunitas ilmiah.

Pada masa Newton, fisikawan punya gagasan tentang kerja difraksi cahaya, namun beberapa hal tetap menjadi misteri bagi mereka karena kecilnya kemampuan teknologi dan pengetahuan tentang fenomena ini. Jadi, jelaskan difraksi berdasarkan teori sel darah cahaya adalah hal yang mustahil.

Secara independen satu sama lain, dua ilmuwan mengembangkan penjelasan kualitatif terhadap teori ini. fisikawan Perancis Fresnel mengambil tugas untuk melengkapi prinsip Huygens dengan makna fisik, karena teori aslinya hanya disajikan dengan titik matematika penglihatan. Dengan demikian, makna geometris optik diubah dengan bantuan karya Fresnel.

Perubahannya pada dasarnya terlihat seperti ini- Fresnel dengan metode fisik membuktikan bahwa gelombang sekunder berinterferensi pada titik pengamatan. Cahaya dapat dilihat di seluruh bagian ruang yang gaya elemen sekundernya dikalikan dengan interferensi: sehingga jika terjadi penggelapan, dapat diasumsikan bahwa gelombang-gelombang tersebut berinteraksi dan saling menghilangkan di bawah pengaruh satu sama lain. Jika gelombang sekunder jatuh ke area dengan jenis, keadaan, dan fase yang serupa, semburan cahaya yang kuat akan terlihat.

Dengan demikian, menjadi jelas mengapa tidak ada gelombang mundur. Jadi, ketika gelombang sekunder kembali ke ruang angkasa, mereka berinteraksi dengan gelombang langsung dan, melalui saling pembatalan, ruang menjadi tenang.

Metode zona Fresnel

Prinsip Huygens-Fresnel memberikan gambaran yang jelas tentang kemungkinan perambatan cahaya. Penerapan metode yang dijelaskan di atas dikenal sebagai metode zona Fresnel, yang memungkinkan penggunaan cara-cara baru dan inovatif untuk memecahkan masalah pencarian amplitudo. Oleh karena itu, ia mengganti integrasi dengan penjumlahan, yang mendapat sambutan sangat positif di komunitas ilmiah.

Prinsip Huygens-Fresnel memberikan jawaban yang jelas atas pertanyaan tentang cara kerja beberapa elemen fisik penting, misalnya cara kerja difraksi cahaya. Pemecahan masalah menjadi mungkin hanya berkat deskripsi rinci karya fenomena ini.

Perhitungan yang disajikan oleh Fresnel dan metode zonanya merupakan pekerjaan yang sulit, namun rumus yang diperoleh ilmuwan membuat proses ini sedikit lebih mudah, sehingga memungkinkan untuk menemukan nilai yang tepat amplitudo. Prinsip awal Huygens tidak mampu melakukan ini.

Penting untuk mendeteksi titik osilasi di area tersebut, yang selanjutnya dapat berfungsi sebagai elemen penting dalam rumus. Area tersebut akan disajikan dalam bentuk bola, sehingga dengan menggunakan metode zona, area tersebut dapat dibagi menjadi beberapa bagian cincin, yang memungkinkan Anda menentukan jarak dari tepi setiap zona secara akurat. Titik-titik yang melewati zona-zona ini memiliki getaran yang berbeda-beda, sehingga timbul perbedaan amplitudo. Dalam kasus penurunan amplitudo yang monoton, beberapa rumus dapat disajikan:

1. A res = A 1 – A 2 + A 3 – A 4 +…
2. SEBUAH 1 > SEBUAH 2 > SEBUAH 3 > Saya >…> SEBUAH ∞

Perlu diingat bahwa cukup jumlah besar yang lain elemen fisik mempengaruhi penyelesaian suatu masalah jenis ini, yang juga perlu dicari dan diperhitungkan.

Menghitung tindakan umum gelombang depan di beberapa titik di ruang angkasa, kita harus memperhitungkan bahwa getaran cahaya yang berasal dari masing-masing titik di depan tiba di “titik pengamatan” dengan fase yang berbeda-beda. Dalam hal ini, semua titik muka gelombang itu sendiri berada dalam fase yang sama. Untuk menyederhanakan penghitungan pengaruh total seluruh muka gelombang, kita asumsikan bahwa sumber cahaya terletak sangat jauh sehingga gelombang dapat dianggap datar. Misalkan jarak titik pengamatan A dari muka gelombang adalah (Gbr. 86). Semua titik muka gelombang berosilasi dalam fase yang sama. Pada saat yang sama, semua titik di depan 5 terletak pada jarak yang berbeda, sebagai akibatnya aksi total seluruh bagian depan akan ditentukan oleh perbedaan fase osilasi yang mengganggu yang berasal dari elemen individu gelombang depan

Beras. 86. Zona Fresnel

Untuk mempertimbangkan pola interferensi yang sesuai, kami akan membuat konstruksi berikut. Dari titik pengamatan A kita menggambar serangkaian bola dengan jari-jari:

Pada permukaan muka gelombang, bola-bola ini akan membentuk serangkaian cincin yang disebut zona Fresnel (Gbr. 86 dan 87). Setiap zona berikutnya terletak setengah panjang gelombang lebih jauh dari titik A dibandingkan zona sebelumnya. Pada Gambar. Tentu saja, rasio aspeknya terdistorsi karena panjang gelombang cahaya terlalu pendek untuk digambarkan dalam gambar. Akibatnya, di titik A osilasi datang dari dua zona Fresnel yang berdekatan dalam fase yang berlawanan dan, jika ditambahkan, sebagian akan saling meniadakan.

Beras. 87. Pembentukan zona Fresnel

Penghapusan getaran sepenuhnya saat tindakan bersama dua zona Fresnel yang berdekatan tidak terjadi. Hal ini terlihat dari beberapa pertimbangan berikut ini. Mari kita hitung luas zona Fresnel:

Mengingat nilai k sangat kecil dibandingkan dengan jarak, maka kita dapat mengabaikan suku kedua dalam tanda kurung dan menganggap luas semua zona Fresnel kira-kira sama, sama

Pada saat yang sama, sudut antara garis yang menghubungkan zona dengan titik A dan garis normal muka gelombang untuk setiap zona berikutnya lebih besar dari zona sebelumnya, akibatnya amplitudo osilasi yang datang secara bertahap berkurang seiring dengan bertambahnya jumlah zona. Bagaimanapun,

seperti yang ditunjukkan pada paragraf sebelumnya, radiasi dari masing-masing titik muka gelombang mempunyai intensitas terbesar dalam arah normal. Pelemahan ini semakin diperkuat dengan bertambahnya jarak dari zona Fresnel ke A dengan bertambahnya jumlah zona. Keadaan ini menyebabkan kehancuran timbal balik yang tidak lengkap dari getaran dua zona Fresnel yang berdekatan. Tanpa membuat asumsi khusus tentang hukum penurunan amplitudo osilasi dasar dengan jarak, kita masih dapat menyatakan bahwa, dengan perkiraan yang cukup, amplitudo gelombang di titik A dari zona mana pun adalah rata-rata aritmatika dari amplitudo gelombang dari dua zona yang berdekatan. Pada Gambar. Gambar 88 menunjukkan zona yang terletak di antara dua bagian yang diarsir dari dua zona yang berdekatan. Karena sifat di atas, aksi seluruh bagian muka gelombang di titik a (Gbr. 87) sama dengan nol. Hal yang sama dapat dikatakan untuk setiap zona: separuh dari zona pusat (nol) bersama dengan separuh zona kedua akan menghancurkan zona pertama, separuh zona kedua dan keempat akan menghancurkan zona ketiga, dan seterusnya. Kita menemukan bahwa hanya separuh dari Fresnel pusat zona tetap tidak terkompensasi. Jadi, osilasi yang disebabkan oleh sebagian besar permukaan gelombang di titik A memiliki amplitudo yang sama seolah-olah hanya separuh zona pusat yang bekerja.

Beras. 88. Kompensasi atas tindakan zona Fresnel yang berdekatan.

Hasilnya, kita dapat berbicara tentang perambatan cahaya secara bujursangkar dari satu titik ke titik lainnya. Cahaya masuk titik ini, seolah-olah terkonsentrasi dalam sebuah saluran, yang penampangnya di lokasi mana pun sama dengan setengah zona Fresnel pusat.

Aksi gelombang cahaya pada titik tertentu direduksi menjadi aksi setengah zona Fresnel pusat hanya jika gelombangnya tidak terbatas; hanya dalam hal ini tindakan dari zona yang tersisa saling memberikan kompensasi, dan tindakan dari zona terpencil dapat diabaikan. Jika kita berhadapan dengan bagian akhir gelombang, maka kondisinya menjadi sangat berbeda.

Fenomena difraksi yang khas dapat diamati ketika cahaya melewati lubang kecil atau di dekat layar.

1. Lubang bundar kecil. Pada Gambar. Gambar 89 menunjukkan bagian layar buram dengan lubang bundar, yang dimensinya ditunjukkan di sini diperbesar beberapa ribu kali; seberkas cahaya sejajar jatuh ke lubang dari bawah, bagian tengah lubang, dua poin sewenang-wenang pada garis yang tegak lurus dan melalui O. Dari pusat

Kami mendeskripsikan bola konsentris, yang bola bagian dalamnya berjari-jari a melewati O, dan masing-masing bola berikutnya memiliki jari-jari lebih besar dari bola sebelumnya. Dengan demikian,

Kita akan mendeskripsikan rangkaian bola konsentris yang sama dengan jari-jari yang bertambah secara bertahap sebesar y dari titik tersebut. Kedua baris bola tersebut akan dipotong dalam lubang zona Fresnel. Pada Gambar. 89 bola yang dijelaskan di sekitar memotong tiga zona, dan bola yang dijelaskan di sekitar memotong empat zona.

Beras. 89. Penjelasan difraksi lubang melingkar ( bagian atas gambar - bagian, bawah - denah).

Apabila jari-jari lubang melebihi secara signifikan, maka sudut yang dibentuk oleh garis lurus dengan garis normal sangatlah kecil sehingga dapat diasumsikan bahwa amplitudo gelombang yang memancar dari titik-titik lubang kecil dan mencapai titik tersebut adalah sama satu sama lain ( hal yang sama juga berlaku untuk amplitudo gelombang yang datang dan mencapai

Karena zona-zona tersebut secara praktis mempunyai luas yang sama, aksi dua zona yang bertetangga pada suatu titik saling meniadakan. Oleh karena itu, titik-titik cahaya adalah titik-titik yang terletak dari pusat lubang O pada jarak sedemikian rupa sehingga lubang tersebut pas. angka ganjil Zona Fresnel. Dalam hal ini, aksi seluruh lubang akan sama dengan aksi satu zona Fresnel tanpa kompensasi. Sebaliknya, titik-titik seperti titik-titik yang jumlah zona yang masuk ke dalam lubang genap haruslah gelap, karena dalam kasus ini aksi separuh zona mengkompensasi aksi separuh lainnya.

Jadi, jika kita menempatkan layar putih di belakang lubang, yang kita gerakkan lebih dekat ke lubang atau menjauhinya, maka bagian tengah layar akan menjadi gelap atau terang saat kita bergerak. Dari hukum kekekalan energi kita bisa melangkah lebih jauh

menyimpulkan bahwa titik-titik lateral (yang terletak jauh dari sumbu harus bergantian terang dan gelap: titik pusat akan dikelilingi oleh sejumlah cincin terang dan gelap.

2. Layar bulat kecil. Pada Gambar. 90 menunjukkan layar bulat kecil dengan tepi jatuh pada layar sinar sejajar Jika sinar-sinar merambat lurus sempurna, maka akan terbentuk ruang bayangan silinder di belakang layar dengan sumbu tegak lurus yang ditarik dari tengah layar. Namun teori gelombang memberikan kesimpulan berbeda.

Biarkan bagian depan gelombang bidang memanjang tanpa batas ke segala arah dari layar. Ayo lakukan lagi permukaan bola, yang pusatnya adalah suatu titik yang terletak pada sumbunya. Jari-jari bola pertama dan jari-jari bola berikutnya adalah:

Bola-bola ini dipotong pada bidang gelombang oleh zona Fresnel, yang luasnya sama satu sama lain. Kita dapat menerapkan pertimbangan yang sama pada zona ini seperti yang kita gunakan untuk kasus gelombang bidang tak terhingga.

Beras. 90. Penjelasan difraksi pada layar berbentuk bulat (bagian atas gambar adalah bagian, bagian bawah adalah denah).

Dalam kasus kejadian normal sinar paralel pada layar bundar kecil, titik aksial di belakang layar diterangi seolah-olah hanya setengah dari zona Fresnel pertama yang berbatasan langsung dengan tepi layar yang beroperasi.

Dengan demikian, cahaya melampaui layar.

Sejalan dengan ini, pengalaman menunjukkan bahwa titik cahaya muncul di tengah bayangan layar (Gbr. II di akhir buku). Fenomena ini dapat diamati, namun hanya dengan layar yang ukurannya mendekati zona Fresnel pusat, karena secara signifikan benda besar intensitas titik cahaya sangat rendah.

Mari kita perhatikan yang penasaran fakta sejarah. Ahli matematika terkenal Poisson, yang merupakan salah satu penentang paling keras teori gelombang cahaya, disebut-sebut sebagai argumen yang paling meyakinkan, menurut pendapatnya, menentang teori bahwa, menurutnya, cahaya harus selalu diperoleh di tengah bayangan layar. Hal ini tampak sangat tidak masuk akal baginya, dan dia sangat malu ketika melakukannya

percobaan sederhana yang dilakukan oleh Fresnel mengkonfirmasi kesimpulan teori gelombang ini, yang dibuat oleh lawannya yang gigih.

Dimungkinkan untuk membuat layar (yang disebut pelat zona) yang akan menutupi semua zona Fresnel genap atau ganjil. Dengan demikian, kondisi interferensi yang kami perhitungkan di atas saat menghitung aksi permukaan gelombang akan dilanggar secara artifisial. Dalam hal ini, hanya tersisa zona yang mengirimkan osilasi dalam satu fase ke titik A. Hasilnya, di A kita memperoleh gambar sumber cahaya (Gbr. 91), yang dibentuk oleh osilasi yang datang dalam fase yang sama dari seluruh luas lempeng zona. Tindakan pelat akan seperti tindakan lensa; fakta ini adalah salah satunya contoh cemerlang propagasi cahaya non-linier.

Beras. 91. Bagian pelat zona

Layar yang cukup besar interlokal titik pengamatan memberikan pola difraksi yang nyata. Beberapa fenomena yang diamati selama gerhana matahari, bila layarnya adalah Bulan - benda dengan diameter dapat dijelaskan menggunakan difraksi. Pada saat yang sama, layar kecil yang terletak dekat dengan titik observasi tidak memberikan hasil pola difraksi. Suatu kondisi yang sering dianggap perlu untuk mengamati difraksi adalah ukuran layar atau bukaan sebanding dengan panjang gelombang. Dari penjelasan di atas jelas bahwa hal ini tidak terjadi. Berdasarkan pengalaman, objek yang ratusan kali lebih panjang dari panjang gelombang cahaya paling sering digunakan untuk mendapatkan pola difraksi.

Kami memperoleh pola difraksi nyata dalam bentuk garis atau cincin, yang menyumbang sebagian besar energi cahaya yang ditransmisikan, jika layar atau lubang yang ditempatkan pada jarak tertentu dari titik pengamatan memiliki dimensi yang sebanding dengan dimensi pusat Fresnel daerah. Dalam hal ini, independensi jalur sinar individu dilanggar. Jika objek berukuran sangat besar dibandingkan dengan zona Fresnel pusat, maka pola difraksi yang diperoleh hanya berupa detail yang tidak signifikan pada tepi bayangan geometris, yang menyebabkan bagian yang tidak signifikan energi radiasi yang terlibat dalam pembentukan keseluruhan gambar.

Dalam kasus pertama, kita memiliki penyimpangan yang signifikan dari perambatan cahaya bujursangkar, dalam kasus kedua, hukum optik sinar akan berlaku secara praktis.

Difraksi cahaya- fenomena yang diamati ketika cahaya merambat dalam medium dengan ketidakhomogenan yang tajam. Cahaya menyimpang dari rambat linier ketika melewati lubang kecil atau celah sempit (0,1-1,0 mm). Dalam hal ini, sinar cahaya merambat tidak hanya secara langsung, tetapi juga ke samping, itulah sebabnya batas berwarna muncul di sekitar lingkaran cahaya atau garis cahaya - cincin atau garis difraksi. Yang pertama mudah diamati jika Anda melihat melalui lubang kecil ke sumber cahaya terdekat. Semakin kecil lubangnya, semakin besar diameter cincin difraksi pertama. Saat lubang bertambah, diameternya mengecil. Difraksi menurunkan ketajaman gambar bila lensa dihentikan dengan sangat cepat. Ini mulai mempengaruhi lubang relatif 1:8-1:11

Karena difraksi ketika menyinari layar buram pada batas bayangan, sesuai dengan hukum optik geometris, harus ada transisi mendadak dari bayangan ke cahaya, sejumlah pita difraksi terang dan gelap diamati.

Difraksi cahaya adalah fenomena pembelokan cahaya pada suatu penghalang akibat interferensi gelombang sekunder dari sumber di tepi penghalang. Kondisi difraksi: Besarnya hambatan harus lebih kecil atau sama dengan besar gelombang.

Prinsip Huygens-Fresnel- postulat utama teori gelombang, yang menjelaskan dan menjelaskan mekanisme rambat gelombang, khususnya gelombang cahaya.

Prinsip Huygens merupakan pengembangan dari prinsip yang diperkenalkan Christiaan Huygens pada tahun 1678: setiap titik di depan (permukaan yang dijangkau gelombang) adalah sumber gelombang bola sekunder (yaitu baru). Selubung muka gelombang dari semua sumber sekunder menjadi muka gelombang pada saat berikutnya.

Prinsip Huygens menjelaskan perambatan gelombang, sesuai dengan hukum optik geometris, tetapi tidak dapat menjelaskan fenomena difraksi. Augustin Jean Fresnel pada tahun 1815 melengkapi prinsip Huygens dengan memperkenalkan konsep koherensi dan interferensi gelombang elementer, yang memungkinkan untuk mempertimbangkan fenomena difraksi berdasarkan prinsip Huygens-Fresnel.

Prinsip Huygens-Fresnel dirumuskan sebagai berikut:

Biarkan gelombang cahaya yang diciptakan oleh sumber-sumber yang terletak di wilayah tersebut mencapai bidang. Kita mengetahui medan cahaya di bidang ini. Biarkan amplitudo kompleksnya menjadi , dimana fungsi dan menggambarkan distribusi amplitudo dan fase osilasi pada bidang.

Menurut prinsip Huygens, setiap titik pada bidang tempat datangnya gelombang dapat dianggap sebagai sumber gelombang sekunder. Artinya, kita dapat membayangkan bahwa gelombang tersebut membangkitkan osilasi dari suatu sumber fiktif, yang memancarkan kembali gelombang sekunder. Fresnel melengkapi prinsip Huygens dengan mengusulkan bahwa getaran cahaya di setiap titik pengamatan di wilayah tersebut dianggap sebagai akibat dari interferensi gelombang sekunder ini.

Untuk mempermudah perhitungan saat menentukan amplitudo gelombang in titik tertentu pr-va. Metode Z.F. digunakan ketika mempertimbangkan masalah difraksi gelombang sesuai dengan prinsip Huygens-Fresnel. Mari kita perhatikan perambatan gelombang cahaya monokromatik dari titik Q (sumber) ke cl. titik observasi P (Gbr.).

Menurut prinsip Huygens-Fresnel, sumber Q digantikan oleh aksi sumber imajiner yang terletak di sumber bantu. permukaan S, kualitas yang dipilih adalah permukaan front spherical. gelombang datang dari Q. Selanjutnya permukaan S dibagi menjadi zona-zona annular sehingga jarak tepi zona ke titik pengamatan P berbeda l/2: Pa=PO+l/2; b=Ra+l/2; Рс=Рb+l/2 (О - titik potong permukaan gelombang dengan garis PQ, l - ). Dididik demikian. luas permukaan S yang berukuran sama disebut. Z.F. Plot Oa berbentuk bola. permukaan S disebut Z.F. pertama, ab - yang kedua, bc - Z.F. ketiga, dll. Radius m ZF dalam kasus difraksi oleh lubang bundar dan layar ditentukan. perkiraan ekspresi (dengan ml

dimana R adalah jarak dari sumber ke lubang, r0 adalah jarak dari lubang (atau layar) ke titik pengamatan. Dalam kasus difraksi oleh struktur bujursangkar (tepi lurus layar, celah) ukuran m

Z.F. (jarak tepi luar zona dari garis yang menghubungkan sumber dan titik pengamatan) kira-kira sama dengan O(mr0l).

Ombak proses di titik P dapat dianggap sebagai hasil interferensi gelombang yang tiba di titik pengamatan dari masing-masing Z. F. secara terpisah, dengan memperhatikan bahwa dari setiap zona fase osilasi yang disebabkan di titik P oleh zona-zona yang berdekatan perlahan-lahan berkurang seiring bertambahnya jumlah zona. , di depan. Oleh karena itu, gelombang yang datang ke titik pengamatan dari dua zona yang berdekatan saling melemahkan; amplitudo yang dihasilkan di titik P lebih kecil dari amplitudo yang dihasilkan oleh aksi satu pusat. zona. Metode partisi ke dalam Z.F perambatan lurus cahaya dari sudut pandang gelombang. sifat cahaya. Ini memungkinkan Anda untuk membuat yang berkualitas tinggi, dan dalam beberapa kasus cukup jumlah yang tepat

. gambaran tentang hasil difraksi gelombang pada dekomposisi. kondisi sulit untuk distribusinya. Layar yang terdiri dari sistem konsentris. cincin yang sesuai dengan Z.F. (lihat ZONE PLATE), dapat memberikan, seperti , peningkatan iluminasi pada sumbu atau bahkan membuat gambar. Metode Z.F. dapat diterapkan tidak hanya dalam bidang optik, tetapi juga dalam mempelajari perambatan gelombang radio dan radio. ombak Fisik kamus ensiklopedis. . 1983 .

. - M.: Ensiklopedia Soviet

ZONA FRESNEL Cm.

Zona Fresnel. Ensiklopedia fisik. . Dalam 5 volume. - M.: Ensiklopedia Soviet Pemimpin Redaksi. 1988 .

A.M.Prokhorov

Area dimana permukaan gelombang cahaya (atau suara) dapat dibagi untuk menghitung hasil difraksi cahaya (Lihat Difraksi Cahaya) (atau suara). Metode ini pertama kali digunakan oleh O. Fresnel pada tahun 1815 19. Inti dari metode ini adalah sebagai berikut. Biarkan dari... ...

FRESNEL- (1) difraksi (lihat) gelombang cahaya berbentuk bola, dengan mempertimbangkan kelengkungan permukaan gelombang datang dan gelombang terdifraksi (atau hanya terdifraksi) tidak dapat diabaikan. Di tengah pola difraksi dari piringan bulat buram selalu ada... ... Ensiklopedia Politeknik Besar

Area dimana permukaan gelombang terbagi jika dilihat gelombang difraksi(Prinsip Huygens Fresnel). Zona Fresnel dipilih sehingga jarak setiap zona berikutnya dari titik pengamatan adalah setengah panjang gelombang lebih besar dari... ...

Difraksi berbentuk bola gelombang cahaya pada ketidakhomogenan (misalnya, lubang di layar), ukuran gerombolan b sebanding dengan diameter zona Fresnel pertama?(z?): b=?(z?) (difraksi pada sinar konvergen ), dimana z adalah jarak titik pengamatan ke layar. Nama untuk menghormati Perancis... Ensiklopedia fisik

Area dimana mereka dibagi permukaan gelombang ketika mempertimbangkan difraksi gelombang (prinsip Huygens Fresnel). Zona Fresnel dipilih sedemikian rupa sehingga jarak setiap zona berikutnya dari titik pengamatan adalah setengah panjang gelombang lebih besar dari jarak... Kamus Ensiklopedis

Difraksi gelombang cahaya berbentuk bola oleh ketidakhomogenan (misalnya lubang), yang ukurannya sebanding dengan diameter salah satu zona Fresnel (Lihat zona Fresnel). Nama ini diberikan untuk menghormati O. J. Fresnel, yang mempelajari jenis difraksi ini (Lihat Fresnel)... ... Ensiklopedia Besar Soviet

Bagian yang membagi permukaan muka gelombang cahaya untuk menyederhanakan perhitungan saat menentukan amplitudo gelombang pada suatu titik tertentu dalam ruang. Metode F.z. digunakan ketika mempertimbangkan masalah difraksi gelombang menurut Huygens... ... Ensiklopedia fisik

Difraksi bola gelombang elektromagnetik pada ketidakhomogenan, misalnya lubang pada layar yang besarnya b sebanding dengan besarnya zona Fresnel, yaitu dimana z adalah jarak titik pengamatan dari layar, ?? panjang gelombang. Dinamakan setelah O.J. Fresnel... Kamus Ensiklopedis Besar

Difraksi gelombang elektromagnetik bola oleh ketidakhomogenan, misalnya lubang pada layar, yang ukurannya b sebanding dengan ukuran zona Fresnel, yaitu z adalah jarak titik pengamatan dari layar, λ adalah panjang gelombang. Dinamakan setelah O.J. Fresnel... Kamus Ensiklopedis

Area di mana permukaan gelombang terbagi ketika mempertimbangkan difraksi gelombang (prinsip Huygens Fresnel). F.z. dipilih sehingga setiap jejak dihapus. zona dari titik pengamatan adalah setengah panjang gelombang lebih besar dari jarak dari yang sebelumnya... ... Ilmu pengetahuan alam. Kamus Ensiklopedis