Френель бүсүүд гэрлийн дифракцийн үр дүнг тооцоолохын тулд гэрлийн (эсвэл дууны) долгионы гадаргууг хувааж болох хэсгүүд (Гэрлийн дифракцыг үзнэ үү) (эсвэл дуу). Энэ аргыг анх 1815-19 онд О.Френель хэрэглэж байжээ. Аргын мөн чанар нь энэ юм. Гэрэлтдэг цэгээс Q ( будаа.
) тараасан бөмбөрцөг долгионмөн цэг дээр үүссэн долгионы үйл явцын шинж чанарыг тодорхойлох шаардлагатай Р. S долгионы гадаргууг цагираг хэлбэртэй бүс болгон хувацгаая; Үүнийг хийхийн тулд цэгээс зурж үзье Ррадиустай бөмбөрцөг П.О., Па.=PO+λ/2; Pb = Па+λ/2 , PC= Pb+λ / 2, (O нь долгионы гадаргуугийн PQ шугамтай огтлолцох цэг; λ нь гэрлийн долгионы урт). Эдгээр бөмбөрцөгөөр "таслагдсан" долгионы гадаргуугийн цагираг хэлбэртэй хэсгүүдийг Z.F гэж нэрлэдэг.Долгион үйл явц Рцэг дээр Р ZF тус бүрээр тус тусад нь энэ цэгт үүссэн хэлбэлзлийг нэмсэний үр дүн гэж үзэж болно. Ийм хэлбэлзлийн далайц нь бүсийн тоо (O цэгээс хэмжсэн) нэмэгдэх тусам аажмаар буурч, хэлбэлзлийн үе шатыг үүсгэдэг. Рзэргэлдээх бүсүүд эсрэг талд байна. Тиймээс долгион ирж байна хоёр зэргэлдээ бүсээс бие биенээ цуцлах ба нэгийг дагасан бүсийн нөлөө нэмэгддэг. Хэрэв долгион саад бэрхшээлгүйгээр тархдаг бол тооцооллоос харахад түүний үйлдэл (бүх Z. F.-ийн нөлөөллийн нийлбэр) нь эхний бүсийн хагасын үйлдэлтэй тэнцүү байна. Хэрэв бид тунгалаг төвлөрсөн хэсгүүдтэй дэлгэцийг ашиглан долгионы тохирох хэсгийг сонговол, жишээлбэл,Н сондгой Fresnel бүс, дараа нь бүх сонгосон бүсүүдийн үйлдэл нэмэгдэх ба хэлбэлзлийн далайцУ Рцэг дээр хачирхалтай -д нэмэгдэх болно 2Н удаа, гэрлийн эрчим нь 4 байна N 2 удаа, эргэн тойрон дахь цэгүүдийн гэрэлтүүлэг R, сондгой Fresnel бүс, дараа нь бүх сонгосон бүсүүдийн үйлдэл нэмэгдэх ба хэлбэлзлийн далайцбуурах болно. Зөвхөн тэгш бүсийг сонгоход ижил зүйл тохиолдох болно, гэхдээ нийт долгионы үе шат
бүр эсрэг тэмдэгтэй байх болно. ZF арга нь тэдгээрийн тархалтын янз бүрийн нарийн төвөгтэй нөхцөлд долгионы дифракцийн үр дүнгийн чанарын, заримдаа нэлээд үнэн зөв тоон санааг хурдан бөгөөд тодорхой гаргах боломжийг олгодог. Тиймээс үүнийг зөвхөн оптикт төдийгүй радиогийн тархалтыг судлахад ашигладаг дууны долгиондамжуулагчаас хүлээн авагч руу шилжих "цацраг" -ын үр дүнтэй замыг тодорхойлох; өгөгдсөн нөхцөлд дифракцийн үзэгдлүүд үүрэг гүйцэтгэх эсэхийг тодорхойлох; цацрагийн чиглэл, долгионы фокус гэх мэт асуултуудад зааварчилгаа авах.
Том Зөвлөлтийн нэвтэрхий толь бичиг. - М .: Зөвлөлтийн нэвтэрхий толь бичиг. 1969-1978 .
Бусад толь бичигт "Фреснелийн бүсүүд" гэж юу болохыг харна уу.
Долгионы далайцыг тодорхойлохдоо тооцооллыг хялбарчлахын тулд гэрлийн долгионы фронтын гадаргууг хуваах талбайнууд өгсөн оноо pr va. Z. F. аргыг Huygens Fresnel-ийн дагуу долгионы дифракцийн асуудлыг авч үзэхэд ашигладаг ... ... Физик нэвтэрхий толь бичиг
ФРЕНЕЛЬ- (1) бөмбөрцөг хэлбэрийн гэрлийн долгионы дифракц (харна уу) нь тохиолдлын гадаргуугийн муруйлт ба дифракцсан (эсвэл зөвхөн сарнисан) долгионыг үл тоомсорлож болохгүй. Төвд дифракцийн загвардугуй тунгалаг дискнээс үргэлж...... Том Политехникийн нэвтэрхий толь бичиг
Долгионы гадаргууг харахад хуваагдсан хэсгүүд дифракцийн долгион(Huygens Fresnel зарчим). Фреснелийн бүсүүдийг ажиглалтын цэгээс дараагийн бүс бүрийн зай нь... ... долгионы уртаас хагасаас их байхаар сонгосон.
Бөмбөрцөг хэлбэрийн дифракц нэгэн төрлийн бус байдал дээрх гэрлийн долгион (жишээлбэл, дэлгэцийн нүх), сүргийн хэмжээ b нь Френелийн эхний бүсийн диаметртэй харьцуулах боломжтой?(z?): b=?(z?) (нэгдэх цацрагийн дифракц) ), энд z нь ажиглалтын цэгээс дэлгэц хүртэлх зай юм. Нэр Францчуудын хүндэтгэлд... Физик нэвтэрхий толь бичиг
Долгионы дифракцийг авч үзэх үед долгионы гадаргууг хуваах хэсгүүд (Huygens Fresnel зарчим). Френель бүсүүдийг ажиглалтын цэгээс дараагийн бүс бүрийн зай нь долгионы уртаас хагас дахин их байхаар сонгосон. нэвтэрхий толь бичиг
Бөмбөрцөг гэрлийн долгионы нэг төрлийн бусаар (жишээлбэл, нүх) дифракцын хэмжээ нь Френель бүсийн аль нэгний диаметртэй харьцуулах боломжтой (Френель бүсийг үзнэ үү). Энэ төрлийн дифракцийг судалсан О.Ж.Френелийг хүндэтгэн нэрлэжээ (Френелийг үзнэ үү).... ... Зөвлөлтийн агуу нэвтэрхий толь бичиг
Орон зайн өгөгдсөн цэг дэх долгионы далайцыг тодорхойлохдоо тооцооллыг хялбарчлахын тулд гэрлийн долгионы фронтын гадаргууг хуваах хэсгүүд. Арга F. z. Гюйгенсийн дагуу долгионы дифракцийн асуудлыг авч үзэхэд ашигладаг... ... Физик нэвтэрхий толь бичиг
Бөмбөрцгийн дифракц цахилгаан соронзон долгионнэгэн төрлийн бус байдал дээр, жишээлбэл, дэлгэцийн нүх, түүний хэмжээ b нь Френель бүсийн хэмжээтэй харьцуулах боломжтой, өөрөөр хэлбэл, z нь ажиглалтын цэгийн дэлгэцээс зай, ?? долгионы урт. O. J. Fresnel-ийн нэрээр нэрлэгдсэн... Том нэвтэрхий толь бичиг
Бөмбөрцөг цахилгаан соронзон долгионы нэг төрлийн бус байдлын дифракц, жишээ нь дэлгэцийн нүх, хэмжээ нь b нь Френель бүсийн хэмжээтэй харьцуулах боломжтой, өөрөөр хэлбэл z нь ажиглалтын цэгийн дэлгэцээс зай, λ. долгионы урт юм. O. J. Fresnel-ийн нэрээр нэрлэгдсэн... нэвтэрхий толь бичиг
Долгионы дифракцийг авч үзэх үед долгионы гадаргууг хуваах хэсгүүд (Huygens Fresnel зарчим). Ф.з. ул мөр бүрийг устгахаар сонгосон. Ажиглалтын цэгээс авсан бүс нь өмнөх цэгээс долгионы уртаас хагас дахин их байсан ... ... Байгалийн шинжлэх ухаан. нэвтэрхий толь бичиг
Гюйгенс-Фреснелийн зарчим долгионы онолгэсэн асуултад хариулах ёстой байсан шугаман тархалтСвета. Френель энэ асуудлыг хоёрдогч долгионы харилцан хөндлөнгийн оролцоог авч үзэж, нэртэй техникийг ашиглан шийдсэн Френель бүсийн арга.
Бид үүнийг олох болно дурын цэг Мдотор тархаж буй гэрлийн долгионы далайц нэгэн төрлийн орчинцэгийн эх сурвалжаас С(Зураг 257). Гюйгенс-Фреснелийн зарчмын дагуу бид эх сурвалжийн үйлдлийг орлуулдаг С-аас ирж буй долгионы фронтын гадаргуу болох Ф туслах гадаргуу дээр байрлах төсөөллийн эх үүсвэрүүдийн үйлчлэлээр С(төвтэй бөмбөрцгийн гадаргуу S).Френель долгионы гадаргууг Ф-г ийм хэмжээтэй цагирагийн бүсэд хуваасан бөгөөд бүсийн ирмэгээс хоорондох зай М-аар ялгаатай байв л/2, өөрөөр хэлбэл. Р 1 М–Р 0 M = P 2 М–Р 1 M = P 3 М–Р 2 М = ... = л/2. Долгионы фронтын ижил төстэй хуваалтыг цэг дээр төвийг нь зурах замаар хийж болно Мрадиустай бөмбөрцөг б + , б + 2 , б+ 3 , ... . Хөрш зэргэлдээх бүсүүдийн хэлбэлзэл нь цэг рүү шилждэг Мзайнаас ялгаатай л/2, дараа нь цэг рүү Мтэдгээр нь эсрэг үе шатанд ирдэг бөгөөд давхардсан үед эдгээр хэлбэлзэл нь бие биенээ сулруулна. Тиймээс цэг дээр үүссэн гэрлийн чичиргээний далайц М
(177.1) хаана А 1 , А 2 , ... - 1, 2, ...-аар өдөөгдсөн хэлбэлзлийн далайц, Т th бүсүүд.
Чичиргээний далайцыг тооцоолох талбайг олъёФренель бүсүүд. Гадна хил хязгаарыг тавь м-р бүсийг хуваарилсан долгионы гадаргуубөмбөрцөг өндрийн сегмент h m(Зураг 258). Энэ сегментийн талбайг дараах байдлаар тэмдэглэнэ с м, бид талбайг олж мэднэ м th Fresnel бүс D-тэй тэнцүү байна с м= с м – с м - 1 хаана с м - 1 - гаднах хилээр хуваарилагдсан бөмбөрцөг сегментийн талбай ( м– 1)-р бүс. Зургаас харахад (177.2) Дараа нь анхан шатны өөрчлөлтүүд, үүнийг өгсөн л<<аТэгээд л<<б, бид авдаг
(177.3) Бөмбөрцөг сегмент ба талбайн хэсэг Т th Френель бүсүүд нь (177.4)-тэй тэнцүү байна Илэрхийлэл (177.4) нь дараахаас хамаарахгүй. Т,тиймээс хэтэрхий том биш ТФреснелийн бүсийн талбайнууд ижил байна. Тиймээс Фреснелийн бүсийг барих нь бөмбөрцөг долгионы долгионы гадаргууг тэнцүү бүсэд хуваадаг.
Fresnel-ийн таамаглалаар нэг цэгт тус тусын бүсүүдийн үйлдэл Мжижиг байх тусмаа том өнцөг j t(Зураг 258) хэвийн хооронд nбүсийн гадаргуу руу чиглэж, чиглүүлнэ М,өөрөөр хэлбэл бүсүүдийн нөлөө төвөөс аажмаар буурдаг (ойролцоогоор Р 0) захын төхөөрөмж рүү. Үүнээс гадна цэгийн чиглэлд цацрагийн эрчим Мөсөлттэй хамт буурдаг Тмөн бүсээс цэг хүртэлх зай нэмэгдсэнтэй холбоотой М.Эдгээр хоёр хүчин зүйлийг харгалзан үзвэл бид дараахь зүйлийг бичиж болно: Дэлхийн хагас бөмбөрцөгт багтах Fresnel бүсийн нийт тоо маш их; жишээ нь хэзээ a=b= 10 см ба l=0.5 мкм 
Тиймээс, хүлээн зөвшөөрөгдсөн ойролцоо тооцооллын хувьд бид хэлбэлзлийн далайц гэж үзэж болно. А мзаримаас м th Fresnel бүс нь түүний зэргэлдээх бүсүүдийн далайцын арифметик дундажтай тэнцүү, өөрөөр хэлбэл. 
(177.5) Дараа нь (177.5)-ын дагуу хаалтанд байгаа илэрхийлэл нь тэгтэй тэнцүү, сүүлчийн бүсийн далайцын үлдсэн хэсэг нь ± байх тул (177.1) илэрхийллийг (177.6) хэлбэрээр бичиж болно. А м/2 нь ач холбогдол багатай. Тиймээс дурын цэг дээр үүссэн хэлбэлзлийн далайц МФреннелийн төвийн бүсийн зөвхөн хагасын үйлчлэлээр тодорхойлогддог. Үүний үр дүнд бүх долгионы гадаргуугийн цэг дээрх үйлдэл Мнь төвийн бүсээс бага, жижиг талбайнхаа үйл ажиллагаанд бууж ирдэг. Хэрэв (177.2) илэрхийлэлд бид сегментийн өндрийг тооцно h<<А(хэт том биш бол Т), Дараа нь. Энд (177.3) утгыг орлуулснаар бид гаднах хилийн радиусыг олно Т th Fresnel бүс: 
(177.7)
At А=b= 10 см ба l=Эхний (төв) бүсийн 0.5 μм радиус r 1 = 0.158 мм. Тиймээс гэрлийн тархалтаас Сруу Мгэрлийн урсгал маш нарийн суваг дотор тархаж байгаа мэт SM,тэдгээр. шууд урагшаа.Ийнхүү Гюйгенс-Фреснелийн зарчим нь нэгэн төрлийн орчинд гэрлийн шулуун тархалтыг тайлбарлах боломжийг олгодог.
Долгионы фронтыг Фреснелийн бүсэд хуваах нь туршилтаар батлагдсан. Энэ зорилгоор тэдгээрийг ашигладаг бүсийн хавтан- хамгийн энгийн тохиолдолд Френель бүсийг зохион байгуулах зарчмын дагуу, өөрөөр хэлбэл радиус бүхий тунгалаг ба тунгалаг бус төвлөрсөн цагиргуудын системээс бүрдэх шилэн хавтан. r мӨгөгдсөн утгын хувьд (177.7) илэрхийллээр тодорхойлогдсон Френель бүсүүд а, бмөн би( Т= 0, 2, 4,... ил тод ба Т= 1, 3, 5,... тунгалаг цагиргуудын хувьд). Хэрэв та бүсийн хавтанг хатуу тодорхой газар (зайнд) байрлуулбал Ацэгийн эх үүсвэрээс болон зайнаас бЭдгээр хоёр цэгийг холбосон шугам дээрх ажиглалтын цэгээс), дараа нь l долгионы урттай гэрлийн хувьд тэгш бүсүүдийг хааж, төвөөс эхлэн сондгойг нь чөлөөтэй үлдээнэ. Үүний үр дүнд үүссэн далайц A=A 1 +А 3 +А 5 +... бүрэн нээлттэй долгионы фронттой харьцуулахад их байх ёстой. Туршлага нь эдгээр дүгнэлтийг баталж байна: бүсийн хавтан нь тухайн цэгийн гэрэлтүүлгийг нэмэгдүүлдэг М,нэгдэх линз шиг ажилладаг.
Холбогдох мэдээлэл.
Фреснелийн бүсүүд нь үр дүн эсвэл гэрлийн тооцоог хийхийн тулд дууны эсвэл гэрлийн долгионы гадаргууг хуваах талбай юм. Энэ аргыг анх 1815 онд О.Френель хэрэглэж байжээ.
Түүхийн лавлагаа
Augustin Jean Fresnel (06/10/1788-07/14/1827) - Францын физикч. Тэрээр бүх амьдралаа физик оптикийн шинж чанарыг судлахад зориулжээ. Тэртээ 1811 онд Э.Малусын нөлөөгөөр физикийн чиглэлээр бие даан суралцаж эхэлсэн бөгөөд удалгүй оптикийн чиглэлээр туршилтын судалгаа хийх сонирхолтой болжээ. 1814 онд тэрээр интерференцийн зарчмыг "дахин нээсэн" бөгөөд 1816 онд тэрээр энгийн долгионы уялдаа холбоо, интерференцийн санааг нэвтрүүлсэн алдартай Гюйгенсийн зарчмыг нэмж оруулав. 1818 онд тэрээр хийсэн ажлынхаа үндсэн дээр ирмэгээс, түүнчлэн дугуй нүхнээс дифракцыг авч үзэх онолыг бий болгосон. Тэрээр гэрлийн интерференц дээр бипризм, хоёр толин тусгал бүхий туршилтуудыг хийсэн бөгөөд хожим сонгодог болсон. 1821 онд тэрээр гэрлийн долгионы хөндлөн шинж чанарын баримтыг баталж, 1823 онд гэрлийн дугуй ба эллипс туйлшралыг нээсэн. Долгионы үзэл баримтлалд үндэслэн тэрээр хроматик туйлшрал, түүнчлэн гэрлийн туйлшралын хавтгайн эргэлт ба хос хугаралтыг тайлбарлав. 1823 онд тэрээр хоёр зөөвөрлөгчийн хоорондох хөдөлгөөнгүй хавтгай гадаргуу дээрх хугарлын хуулиудыг тогтоожээ. Юнгтэй хамт долгионы оптикийг бүтээгч гэж тооцогддог. Тэрээр Fresnel толь эсвэл Fresnel бипризм гэх мэт олон тооны хөндлөнгийн төхөөрөмжийг зохион бүтээгч юм. Тэрээр гэрэлт цамхагийн гэрэлтүүлгийн цоо шинэ аргыг үндэслэгч гэж тооцогддог.
Бага зэрэг онол
Френель бүсийг дурын хэлбэрийн цоорхойтой дифракцийн хувьд ч, түүнгүйгээр ч тодорхойлж болно. Гэсэн хэдий ч практик тохиромжтой байдлын үүднээс үүнийг дугуй нүхэнд авч үзэх нь зүйтэй. Энэ тохиолдолд гэрлийн эх үүсвэр ба ажиглалтын цэг нь дэлгэцийн хавтгайд перпендикуляр шулуун шугам дээр байх ёстой бөгөөд нүхний төвөөр дамжин өнгөрөх ёстой. Үндсэндээ гэрлийн долгион дамждаг аливаа гадаргууг Френель бүсэд хувааж болно. Жишээлбэл, ижил фазын гадаргуу. Гэхдээ энэ тохиолдолд хавтгай нүхийг бүс болгон хуваах нь илүү тохиромжтой байх болно. Үүнийг хийхийн тулд зөвхөн анхны Френель бүсийн радиусыг төдийгүй дурын тоогоор дараагийнхыг тодорхойлох боломжийг олгодог энгийн оптик асуудлыг авч үзье.
Бөгжний хэмжээсийн асуудал
Эхлэхийн тулд хавтгай нүхний гадаргуу нь гэрлийн эх үүсвэр (C цэг) ба ажиглагч (H цэг) хооронд байна гэж төсөөлөх хэрэгтэй. Энэ нь CH шугамтай перпендикуляр байрладаг. CH сегмент нь дугуй нүхний төвөөр дамжин өнгөрдөг (O цэг). Бидний даалгавар бол Фреснелийн бүсүүд цагираг шиг харагдах болно. Эдгээр тойргийн радиусыг дурын тоогоор (m) тодорхойлох шийдэл нь бууж ирнэ. Энэ тохиолдолд хамгийн их утгыг бүсийн радиус гэж нэрлэдэг. Асуудлыг шийдэхийн тулд нэмэлт барилга байгууламжийг хийх шаардлагатай, тухайлбал: нүхний хавтгайд дурын цэгийг (A) сонгож, ажиглалтын цэг болон гэрлийн эх үүсвэртэй шулуун шугамын сегментүүдтэй холбоно. Үр дүн нь SAN гурвалжин юм. Дараа нь, та SAN замын дагуу ажиглагчид ирж буй гэрлийн долгион нь CH зам дагуу явахаас илүү хол зайд явахаар үүнийг хийж болно. Эндээс бид SA+AN-SN-ийн замын ялгаа нь хоёрдогч эх үүсвэрээс (А ба О) ажиглалтын цэг хүртэл дамжсан долгионы фазын ялгааг тодорхойлдог болохыг олж авна. Ажиглагчийн байрлалаас үүссэн долгионы хөндлөнгийн оролцоо, тиймээс энэ цэг дэх гэрлийн эрч хүч нь энэ утгаас хамаарна.
Эхний радиусын тооцоо
Хэрэв замын зөрүү нь гэрлийн долгионы уртын хагастай (λ/2) тэнцүү бол гэрэл ажиглагчид эсрэг фазын үед ирнэ гэдгийг бид олж мэдсэн. Эндээс бид хэрэв замын зөрүү λ/2-оос бага байвал гэрэл ижил фазаар ирнэ гэж дүгнэж болно. Энэ нөхцөл CA+AN-CH≤ λ/2, тодорхойлолтоор бол А цэг нь эхний цагирагт байх нөхцөл, өөрөөр хэлбэл энэ нь анхны Френель бүс юм. Энэ тохиолдолд энэ тойргийн хилийн хувьд замын зөрүү нь гэрлийн долгионы уртын хагастай тэнцүү байх болно. Энэ тэгш байдал нь эхний бүсийн радиусыг тодорхойлох боломжийг бидэнд олгодог гэсэн үг бөгөөд үүнийг P 1 гэж тэмдэглэе. λ/2-д тохирох замын зөрүүтэй бол энэ нь OA сегменттэй тэнцүү байх болно. Хэрэв CO-ийн зай нь нүхний диаметрээс ихээхэн давсан тохиолдолд (ихэвчлэн ийм сонголтыг авч үздэг) геометрийн үүднээс авч үзвэл эхний бүсийн радиусыг дараах томъёогоор тодорхойлно: P 1 = √ (λ * CO * OH) /(CO+OH).
Fresnel бүсийн радиусын тооцоо
Бөгжний радиусын дараагийн утгыг тодорхойлох томъёо нь дээр дурдсантай ижил бөгөөд зөвхөн хүссэн бүсийн тоог тоологч дээр нэмнэ. Энэ тохиолдолд замын зөрүүний тэгш байдал нь CA+AN-CH≤ m*λ/2 эсвэл CA+AN-CO-OH≤ m*λ/2 хэлбэртэй байна. Үүнээс үзэхэд “m” тоо бүхий хүссэн бүсийн радиусыг дараах томъёогоор тодорхойлно: P m = √(m*λ*CO*OH)/(CO+OH)=P 1 √m
Завсрын үр дүнг нэгтгэн дүгнэж байна
P m =π* P m 2 - π*P m-1 2 = π*P 1 2 =P 1 тул бүс болгон хуваах нь хоёрдогч гэрлийн эх үүсвэрийг ижил талбайтай эх үүсвэрүүдэд хуваах явдал гэдгийг тэмдэглэж болно. Хөрш зэргэлдээх Фреснелийн бүсээс гэрэл эсрэг үе шатанд ирдэг, учир нь зэргэлдээх цагирагийн замын зөрүү нь гэрлийн долгионы уртын хагастай тэнцүү байх болно. Энэ үр дүнг нэгтгэн дүгнэвэл нүхийг тойрог болгон хуваах нь (хөршүүдийн гэрэл ажиглагчид тогтмол фазын зөрүүтэй ирдэг) ижил талбайтай цагирагуудад хуваагдана гэсэн үг болохыг бид олж мэдэв. Энэ мэдэгдлийг асуудлыг ашиглан хялбархан баталж болно.
Хавтгай долгионы хувьд Френель бүсүүд
Нүхний талбайг тэнцүү талбайтай нимгэн цагираг болгон хуваахыг бодоорой. Эдгээр тойрог нь хоёрдогч гэрлийн эх үүсвэр юм. Цагираг бүрээс ажиглагч руу ирэх гэрлийн долгионы далайц ойролцоогоор ижил байна. Үүнээс гадна H цэг дээрх хөрш тойргоос фазын зөрүү нь мөн адил байна. Энэ тохиолдолд ажиглагчийн цэг дэх цогц далайц нь нэг цогц хавтгайд нэмэгдэхэд тойргийн нэг хэсэг болох нумыг үүсгэдэг. Нийт далайц нь хөвч юм. Одоо асуудлын үлдэгдэл параметрүүдийг хадгалсан тохиолдолд нүхний радиус өөрчлөгдвөл цогц далайцын нийлбэрийн зураг хэрхэн өөрчлөгдөхийг авч үзье. Нүх нь ажиглагчийн хувьд зөвхөн нэг бүсийг онгойлгох тохиолдолд нэмэлтийн зургийг тойргийн хэсэгээр төлөөлүүлнэ. Тодорхойлолтын дагуу эхний бүсийн замын ялгаа нь λ/2-тэй тэнцүү тул сүүлчийн цагирагаас гарах далайцыг төв хэсэгтэй харьцуулахад π өнцгөөр эргүүлнэ. Энэ π өнцөг нь далайц нь хагас тойрог болно гэсэн үг юм. Энэ тохиолдолд ажиглалтын цэг дээрх эдгээр утгуудын нийлбэр нь тэг - тэгтэй тэнцүү байх болно, хэрэв гурван цагираг нээлттэй байвал зураг нь нэг ба хагас тойрог байх болно. Тэгш тооны цагиргийн ажиглагчийн цэг дээрх далайц тэг байна. Тойрог ашиглах тохиолдолд далайц нэмэх цогц хавтгай дээрх диаметрийн уртын утга хамгийн их бөгөөд тэнцүү байх болно. Үзсэн асуудлууд нь Fresnel бүсийн аргыг бүрэн харуулж байна.
Онцгой тохиолдлын талаар товчхон
Ховор нөхцөл байдлыг авч үзье. Заримдаа асуудлыг шийдэхдээ Френель бүсийн бутархай тоог ашигладаг гэж хэлдэг. Энэ тохиолдолд хагас цагираг нь зургийн тойргийн дөрөвний нэгийг илэрхийлдэг бөгөөд энэ нь эхний бүсийн талбайн хагастай тохирч байна. Бусад бутархай утгыг ижил аргаар тооцоолно. Заримдаа нөхцөл нь тодорхой тооны бутархай цагираг хаалттай, маш олон нь нээлттэй байна гэж үздэг. Энэ тохиолдолд талбайн нийт далайцыг хоёр асуудлын далайцын векторын зөрүүгээр олно. Бүх бүсүүд нээлттэй байх үед, өөрөөр хэлбэл гэрлийн долгионы замд ямар ч саад тотгор байхгүй бол зураг нь спираль шиг харагдах болно. Олон тооны цагиргийг нээхдээ хоёрдогч эх үүсвэрээс ялгарах гэрлийн ажиглагчийн цэг болон хоёрдогч эх үүсвэрийн чиглэлээс хамаарах хамаарлыг анхаарч үзэх хэрэгтэй. Олон тооны бүсээс ирэх гэрэл бага далайцтай болохыг бид олж мэднэ. Үүссэн спиралын төв нь эхний болон хоёр дахь цагиргийн тойргийн дунд байна. Тиймээс бүх бүсүүд нээлттэй байх үед талбайн далайц нь эхний тойрог нээлттэй байх үеийнхээс хоёр дахин их, эрчим нь дөрөв дахин ялгаатай байна.
Френель бүсийн гэрлийн дифракци
Энэ нэр томъёо нь юу гэсэн үг болохыг харцгаая. Френнелийн дифракц нь нүхээр нэгэн зэрэг хэд хэдэн бүс нээгдэх нөхцөл юм. Хэрэв олон цагиргууд нээлттэй байвал энэ параметрийг үл тоомсорлож болно, өөрөөр хэлбэл бид геометрийн оптикийг ойртуулж байна. Ажиглагчийн хувьд нүхнээс мэдэгдэхүйц бага бүс нээгдсэн тохиолдолд гэрлийн эх үүсвэр ба ажиглагчийн цэг нүхнээс хангалттай зайд байвал энэ нөхцлийг хангасан гэж нэрлэдэг.
Линз ба бүсийн хавтангийн харьцуулалт
Хэрэв та бүх сондгой эсвэл тэгш Фреснелийн бүсүүдийг хаавал ажиглагчийн цэг дээр илүү том далайцтай гэрлийн долгион үүсэх болно. Бөгж бүр нь нарийн төвөгтэй хавтгай дээр хагас тойрог өгдөг. Тиймээс, хэрэв та сондгой бүсүүдийг нээлттэй орхивол ерөнхий спиральаас эдгээр тойргийн зөвхөн хагас нь үлдэх бөгөөд энэ нь "доороос дээш" нийт далайцыг бий болгодог. Зөвхөн нэг төрлийн цагираг нээлттэй байдаг гэрлийн долгионы зам дахь саадыг бүсийн хавтан гэж нэрлэдэг. Ажиглагчийн цэг дээрх гэрлийн эрч хүч нь хавтан дээрх гэрлийн эрчмээс хэд дахин их байх болно. Энэ нь задгай цагираг бүрийн гэрлийн долгион ажиглагчид ижил үе шатанд хүрдэгтэй холбон тайлбарладаг.
Линз ашиглан гэрлийг төвлөрүүлэхэд ижил төстэй нөхцөл байдал ажиглагдаж байна. Энэ нь хавтангаас ялгаатай нь ямар ч цагиргийг хамардаггүй, харин гэрлийг бүсийн хавтангаар бүрхэгдсэн тойргуудаас π*(+2 π*м)-ээр шилжүүлдэг. Үүний үр дүнд гэрлийн долгионы далайц хоёр дахин нэмэгддэг. Үүнээс гадна линз нь нэг цагираг дотор тохиолддог харилцан фазын шилжилтийг арилгадаг. Энэ нь нарийн төвөгтэй хавтгай дээрх бүс бүрийн хагас тойргийг шулуун шугамын сегмент болгон задалдаг. Үүний үр дүнд далайц нь π дахин нэмэгдэж, линз нь нарийн төвөгтэй хавтгай дээрх бүх спиральыг шулуун шугам болгон задлах болно.
Сансар огторгуйн аль ч цэг дэх долгионы фронтын ерөнхий үйлдлийг тооцоолохдоо урд талын бие даасан цэгүүдээс ялгарах гэрлийн чичиргээ өөр өөр үе шаттай "ажиглалтын цэг" дээр ирдэг гэдгийг анхаарч үзэх хэрэгтэй. Энэ тохиолдолд долгионы фронтын бүх цэгүүд нэг үе шатанд байна. Бүх долгионы фронтын нийт нөлөөний тооцоог хялбарчлахын тулд гэрлийн эх үүсвэр маш хол байгаа тул долгионыг хавтгай гэж үзэж болно. Ажиглалтын цэгийн долгионы фронтоос зайг (86-р зураг) гэж үзье. Долгионы фронтын бүх цэгүүд нэг үе шатанд хэлбэлздэг. Үүний зэрэгцээ урд талын 5-ын бүх цэгүүд өөр өөр зайд байрладаг бөгөөд үүний үр дүнд бүхэл бүтэн фронтын нийт үйл ажиллагаа нь долгионы фронтын бие даасан элементүүдээс ирж буй саад болох хэлбэлзлийн фазын ялгаагаар тодорхойлогдоно.
Цагаан будаа. 86. Fresnel бүсүүд
Холбогдох интерференцийн загварыг авч үзэхийн тулд бид дараах бүтээн байгуулалтыг хийнэ. Ажиглалтын цэгээс бид радиустай хэд хэдэн бөмбөрцөг зурдаг.
Долгионы гадаргуу дээр эдгээр бөмбөрцөг нь Френель бүс гэж нэрлэгддэг хэд хэдэн цагирагуудыг сийлнэ (Зураг 86, 87). Дараагийн бүс бүр нь өмнөхөөс А цэгээс хагас долгионы уртад байрладаг. Зураг дээр. 87 Гэрлийн долгионы уртыг зурагт дүрслэхийн тулд хэт богино тул талуудын харьцаа нь мэдээжийн хэрэг гажуудалтай. Үүний үр дүнд А цэг дээр хэлбэлзэл нь хоёр зэргэлдээ Френель бүсээс эсрэг үе шаттайгаар ирдэг бөгөөд нэмбэл бие биенээ хэсэгчлэн тасалдаг.
Цагаан будаа. 87. Френель бүсүүд үүсэх
Хоёр зэргэлдээ Френель бүсийн хосолсон үйлчлэлээр хэлбэлзлийг бүрэн устгахгүй. Үүнийг дараах эргэцүүлэлээс харж болно. Fresnel бүсийн талбайг тооцоолъё.
k-ийн утга нь зайтай харьцуулахад маш бага гэдгийг харгалзан бид хаалтанд байгаа хоёр дахь гишүүнийг үл тоомсорлож, бүх Френель бүсийн талбайг ойролцоогоор ижил, тэнцүү гэж үзэж болно.
Үүний зэрэгцээ, бүсийг А цэгтэй холбосон шугам ба долгионы фронтын хэвийн хоорондох өнцөг нь дараагийн бүс бүрийн хувьд өмнөхөөсөө их байдаг тул хэлбэлзлийн далайц аажмаар буурдаг. бүсийн тоог нэмэгдүүлэх. Эцэст нь,
Өмнөх догол мөрөнд дурдсанчлан долгионы фронтын бие даасан цэгүүдийн цацраг нь хэвийн чиглэлд хамгийн их эрчимтэй байна. Бүсийн тоо нэмэгдэхийн хэрээр Френелийн бүсээс А хүртэлх зай нэмэгдэх тусам энэ сулрал улам бүр нэмэгддэг. Энэ нөхцөл байдал нь хоёр зэргэлдээ Фреснелийн бүсийн хэлбэлзлийг бүрэн бус харилцан устгахад хүргэдэг. Зайнаас хамааран энгийн хэлбэлзлийн далайц буурах хуулийн талаар тусгай таамаглал дэвшүүлэхгүйгээр аль ч бүсээс долгионы А цэг дээрх далайц нь хоёр долгионы долгионы далайцын арифметик дундаж болно гэдгийг хангалттай ойролцоолсон хэвээр баталж чадна. зэргэлдээх бүсүүд. Зураг дээр. 88-д зэргэлдээх хоёр бүсийн хоёр сүүдэртэй хагасын хооронд байрлах бүсийг харуулав. Дээрх шинж чанараас шалтгаалан долгионы фронтын энэ бүх хэсгийн а цэг дэх үйлдэл (Зураг 87) тэгтэй тэнцүү байна. Бүс бүрийн талаар мөн адил зүйлийг хэлж болно: төвийн бүсийн хагас (тэг) хоёр дахь хэсгийн хагас нь эхнийх, хоёр дахь, дөрөв дэх хэсэг нь гурав дахь хэсгийг устгах гэх мэт. Бид Френнелийн төв хэсгийн зөвхөн хагасыг нь устгана. бүс нөхөн төлбөргүй хэвээр байна. Тиймээс долгионы гадаргуугийн том хэсэг нь А цэгт үүссэн хэлбэлзэл нь төвийн бүсийн зөвхөн тал хувь нь ажиллаж байгаатай ижил далайцтай байна.
Цагаан будаа. 88. Хөрш зэргэлдээх Френель бүсүүдийн үйл ажиллагааны нөхөн төлбөр.
Үүний үр дүнд бид нэг цэгээс нөгөө цэгт гэрлийн шулуун шугаман тархалтын тухай ярьж болно. Өгөгдсөн цэгт ирж буй гэрэл нь сувагт төвлөрч, ямар ч байршилд хөндлөн огтлол нь төв Френель бүсийн хагастай тэнцүү байна.
Тодорхой цэг дээрх гэрлийн долгионы үйлчлэл нь зөвхөн долгион хязгааргүй тохиолдолд л төвийн Френель бүсийн хагасын нөлөө хүртэл буурдаг; зөвхөн энэ тохиолдолд үлдсэн бүсүүдийн үйлдлийг харилцан нөхөж, алслагдсан бүсийн үйл ажиллагааг үл тоомсорлож болно. Хэрэв бид долгионы эцсийн хэсэгтэй харьцаж байгаа бол нөхцөл байдал эрс өөр болно.
Жижиг нүхээр эсвэл дэлгэцийн ойролцоо гэрэл өнгөрөх үед өвөрмөц дифракцийн үзэгдлүүд ажиглагдаж болно.
1. Жижиг дугуй нүх.Зураг дээр. 89 нь дугуй нүхтэй тунгалаг дэлгэцийн хэсгийг харуулсан бөгөөд хэмжээсийг нь хэдэн мянган удаа томруулж харуулсан болно; гэрлийн зэрэгцээ туяа доороос нүх рүү унах, нүхний төв, шулуун шугамын дурын хоёр цэг нь перпендикуляр ба О-г дайран өнгөрнө. Төвөөс
Бид төвлөрсөн бөмбөрцөгүүдийг дүрсэлдэг бөгөөд тэдгээрийн дотор нь a радиустай хэсэг нь O-ээр дамждаг бөгөөд дараагийнх бүр нь өмнөхөөсөө илүү радиустай байдаг. Тиймээс,
Бид цэгээс аажмаар y-ээр нэмэгдэж буй ижил төвлөрсөн бөмбөрцөгүүдийн цувралыг дүрслэх болно. Зураг дээр. Гурван бүсийг тойруулан дүрсэлсэн 89 бөмбөрцөг, дөрвөн бүсийг тойруулан дүрсэлсэн бөмбөрцөг.
Цагаан будаа. 89. Дугуй нүхээр дифракцийн тайлбар (зурагны дээд хэсэг нь хэсэг, доод хэсэг нь төлөвлөгөө).
Нүхний радиусаас мэдэгдэхүйц давсан тохиолдолд хэвийн шулуун шугамаар үүсгэсэн өнцөг нь маш бага тул жижиг нүхний цэгүүдээс гарч, цэгт хүрэх долгионы далайц нь хоорондоо тэнцүү байна гэж үзэж болно ( долгионы далайцаас гарах ба хүрэх долгионы хувьд ч мөн адил
Бүсүүд нь бараг ижил талбайтай тул нэг цэгт хоёр хөршийн бүсийн үйл ажиллагаа бие биенээ үгүйсгэдэг. Үүнээс үзэхэд гэрлийн цэгүүд нь О нүхний төвөөс сондгой тооны Френель бүсийн нүхэнд багтах зайд байрладаг цэгүүд байх болно. Энэ тохиолдолд бүх нүхний үйлдэл нь нэг нөхөн олговоргүй Fresnel бүсийн үйлдэлтэй тэнцүү байх болно. Үүний эсрэгээр, нүхэнд багтах бүсийн тоо тэгш байх зэрэг цэгүүд нь харанхуй байх ёстой, учир нь энэ тохиолдолд бүсийн нэг тал нь нөгөө хагасын үйлдлийг нөхдөг.
Тиймээс, хэрэв бид нүхний ард цагаан дэлгэц байрлуулж, нүх рүү ойртуулж эсвэл түүнээс холдвол дэлгэцийн төв нь биднийг хөдөлж байх үед харанхуй эсвэл цайвар болно. Эрчим хүчний хэмнэлтийн хуулиас бид цаашаа явж болно
Хажуугийн цэгүүд (тэнхлэгээс хол байрлах) гэрэл ба бараан өнгөтэй байх ёстой: төв цэг нь олон тооны цайвар, бараан цагирагуудаар хүрээлэгдсэн байх болно гэж дүгнэ.
2. Жижиг дугуй дэлгэц.Зураг дээр. 90-д ирмэг бүхий жижиг дугуй дэлгэцийг харуулж байна. Хэрэв туяа нь тэгш шугамаар тархдаг бол дэлгэцийн төвөөс перпендикуляр татсан тэнхлэгтэй сүүдэрт цилиндр хэлбэртэй орон зай үүснэ. Гэсэн хэдий ч долгионы онол өөр дүгнэлтэд хүргэдэг.
Хавтгай долгионы урд хэсгийг дэлгэцээс бүх чиглэлд хязгааргүй сунгана. Бид дахин бөмбөрцөг гадаргууг зурж, тэдгээрийн төв нь тэнхлэг дээр байрладаг цэг юм. Эхний бөмбөрцгийн радиус ба дараах бөмбөрцгийн радиус нь:
Эдгээр бөмбөрцөгүүд нь долгионы хавтгай дээр Френель бүсээр таслагдсан бөгөөд тэдгээрийн талбайнууд нь хоорондоо тэнцүү байна. Хязгааргүй хавтгай долгионы хувьд бид эдгээр бүсүүдэд хэрэглэж болно.
Цагаан будаа. 90. Дугуй дэлгэц дээрх дифракцийн тайлбар (зурагны дээд хэсэг нь хэсэг, доод хэсэг нь төлөвлөгөө).
Жижиг дугуй дэлгэц дээр параллель цацраг хэвийн тусах тохиолдолд дэлгэцийн ард байрлах орон зайн тэнхлэгийн цэг нь дэлгэцийн ирмэгтэй шууд зэргэлдээх анхны Френель бүсийн зөвхөн хагас нь ажиллаж байгаа мэт гэрэлтдэг.
Тиймээс гэрэл нь дэлгэцээс давж гардаг.
Үүний дагуу, туршлагаас харахад дэлгэцийн сүүдрийн төв хэсэгт гэрлийн цэг гарч ирдэг (номын төгсгөлд II зураг). Гэхдээ энэ үзэгдлийг зөвхөн Френнелийн төв бүсэд ойрхон дэлгэцээр ажиглаж болно, учир нь илүү том объектод гэрлийн толбоны эрч хүч маш бага байдаг.
Сонирхолтой түүхэн баримтыг тэмдэглэе. Гэрлийн долгионы онолыг хамгийн хатуу эсэргүүцэгчдийн нэг байсан алдарт математикч Пуассон түүний бодлоор гэрлийн голд гэрэл үргэлж байх ёстой гэсэн онолын эсрэг хамгийн үнэмшилтэй аргумент гэж нэрлэжээ. дэлгэцээс сүүдэр. Энэ нь түүнд огт боломжгүй мэт санагдаж, тэр үед маш их ичиж байв
Фреснелийн хийсэн энгийн туршилт нь түүний ширүүн өрсөлдөгчийн хийсэн долгионы онолын энэхүү дүгнэлтийг баталжээ.
Та бүх тэгш эсвэл сондгой Fresnel бүсийг хамарсан дэлгэц (бүсийн хавтан гэж нэрлэгддэг) хийж болно. Тиймээс долгионы гадаргуугийн үйлдлийг тооцоолохдоо бидний дээр дурдсан хөндлөнгийн нөхцөлүүд зохиомлоор зөрчигдөх болно. Энэ тохиолдолд зөвхөн нэг фазын хэлбэлзлийг А цэг рүү илгээдэг бүсүүд л үлдэнэ. Үүний үр дүнд бид А-д бүсийн хавтангийн бүх талбайгаас нэг үе шатанд ирж буй хэлбэлзлээс үүссэн гэрлийн эх үүсвэрийн дүрсийг олж авдаг (Зураг 91). Хавтангийн үйлдэл нь линзтэй төстэй байх болно; Энэ баримт нь гэрлийн шугаман бус тархалтын хамгийн гайхалтай жишээнүүдийн нэг юм.
Цагаан будаа. 91. Бүсийн хавтангийн хэсэг
Хангалттай том ажиглалтын цэг дээрх том дэлгэц нь мэдэгдэхүйц дифракцийн хэв маягийг үүсгэдэг. Нарны хиртэлтийн үеэр ажиглагдсан зарим үзэгдлийг дэлгэц нь сар байх үед - диаметртэй биеийг дифракцын тусламжтайгаар тайлбарлаж болно. Үүний зэрэгцээ ажиглалтын цэгийн ойролцоо байрладаг жижиг дэлгэц нь дифракцийн хэв маягийг үүсгэдэггүй. Дифракцийг ажиглахад шаардлагатай гэж байнга тэмдэглэдэг нөхцөл бол дэлгэц эсвэл диафрагмын хэмжээ нь долгионы урттай харьцуулах боломжтой байх явдал юм. Дээрхээс харахад энэ нь тийм биш юм. Туршлагаас харахад гэрлийн долгионы уртаас хэдэн зуу дахин урт объектуудыг дифракцийн хэв маягийг олж авахад ихэвчлэн ашигладаг.
Хэрэв ажиглалтын цэгээс тодорхой зайд байрлуулсан дэлгэц эсвэл нүх нь Френель төвийн хэмжигдэхүүнтэй харьцуулж болохуйц хэмжээтэй байвал дамжуулж буй гэрлийн энергийн ихээхэн хэсгийг бүрдүүлдэг судал эсвэл цагираг хэлбэрээр мэдэгдэхүйц дифракцийн хэв маягийг олж авдаг. бүс. Энэ тохиолдолд бие даасан цацрагийн замын бие даасан байдал зөрчигддөг. Хэрэв объектууд нь Френелийн төв бүстэй харьцуулахад маш том бол дифракцийн хэв маягийг зөвхөн геометрийн сүүдрийн ирмэг дээр ач холбогдолгүй нарийн ширийн хэлбэрээр олж авдаг бөгөөд энэ нь сүүдэр үүсэхэд оролцдог цацрагийн энергийн өчүүхэн хэсгийг эзэлдэг. бүхэл бүтэн зураг.
Эхний тохиолдолд бид гэрлийн шулуун тархалтаас ихээхэн хазайлттай байна, хоёрдугаарт, туяа оптикийн хуулиуд бараг хүчинтэй байх болно.
Лекц 2-т бид долгионы хэт байрлалын үр дүнд гэрлийн урсгалын эрчмийг дахин хуваарилах үзэгдлийг авч үзсэн. Бид энэ үзэгдлийг интерференц гэж нэрлээд хоёр эх сурвалжаас интерференцийн загварыг судалсан. Энэхүү лекц нь өмнөх лекцийн шууд үргэлжлэл юм. Интерференц ба дифракцийн хооронд мэдэгдэхүйц физик ялгаа байхгүй. Хоёр үзэгдэл хоёулаа долгионы суперпозицияны үр дүнд гэрлийн урсгалын дахин хуваарилалтыг хамардаг.
Түүхэн шалтгааны улмаас хязгаарлагдмал тооны салангид когерент эх үүсвэрээр өдөөгдсөн долгионы давхцалаас үүссэн эрчмийн дахин хуваарилалтыг ихэвчлэн гэж нэрлэдэг. хөндлөнгийн оролцоо. Тасралтгүй байрлалтай уялдаа холбоотой эх үүсвэрээр өдөөгдсөн долгионы хэт байрлалаас үүссэн эрчмийн дахин хуваарилалтыг ихэвчлэн долгионы дифракц гэж нэрлэдэг. (Цөөн эх сурвалж байгаа бол, жишээ нь хоёр, тэдний хамтарсан үйлдлийн үр дүнг ихэвчлэн дууддаг хөндлөнгийн оролцоо,мөн олон эх сурвалж байгаа бол тэд ихэвчлэн ярьдаг дифракц.)
Дифракцигеометрийн оптикийн хуулиас саад бэрхшээлийн ойролцоо долгионы тархалтын аливаа хазайлт гэж нэрлэдэг.
Геометрийн оптикт энэ ойлголтыг ашигладаг гэрлийн туяа- шулуун шугамаар тархдаг гэрлийн нарийн туяа. Гэрлийн тархалтын шулуун байдлыг Ньютоны онолоор тайлбарлаж, цэгийн эх үүсвэрээс гэрлийн замд байрлах тунгалаг бус эх үүсвэрийн ард сүүдэр байгаагаар нотлогддог. Гэхдээ энэ нь долгионы онолтой зөрчилддөг, учир нь Гюйгенсийн зарчмын дагуу долгионы талбайн цэг бүрийг бүх чиглэлд, тэр дундаа саадын геометрийн сүүдрийн бүсэд тархдаг хоёрдогч долгионы эх үүсвэр гэж үзэж болно (долгионууд саадыг тойрон нугалж байх ёстой). Хэрхэн сүүдэр бий болох вэ? Гюйгенсийн онол хариулт өгч чадаагүй. Гэвч Ньютоны онол нь нэлээн нарийхан ангархай, нүхээр гэрэл өнгөрөх, мөн жижиг тунгалаг саад тотгорыг гэрэлтүүлэх үед хөндлөнгийн үзэгдэл, гэрлийн шулуун тархалтын хуулийг зөрчихийг тайлбарлаж чадаагүй юм.
Эдгээр тохиолдолд нүх, саад тотгорын ард суурилуулсан дэлгэц дээр гэрэл, сүүдрийн тодорхой зааглагдсан хэсгүүдийн оронд хамгийн их болон гэрэлтүүлгийн хамгийн бага интерференцийн систем ажиглагддаг. Том хэмжээний саад тотгор, нүхний хувьд ч гэсэн сүүдэрээс гэрэл рүү огцом шилжилт байдаггүй. Сул интерференцийн максимум ба минимумыг илрүүлж болох шилжилтийн бүс үргэлж байдаг. Өөрөөр хэлбэл, долгион нь тунгалаг эсвэл тунгалаг биетүүдийн хилийн ойролцоо, жижиг нүхээр дамжин өнгөрөхөд долгион нь шулуун шугаман тархалтаас (геометрийн оптикийн хууль) хазайдаг бөгөөд эдгээр хазайлт нь тэдгээрийн хөндлөнгийн үзэгдлүүд дагалддаг.
Дифракцийн шинж чанарууд:
1) долгионы дифракц нь тэдгээрийн шинж чанараас үл хамааран долгионы тархалтын онцлог шинж юм.
2) Долгион нь геометрийн сүүдрийн бүсэд нэвтэрч болно (саад тохойг тойрон гулзайлгах, дэлгэцийн жижиг нүхээр нэвтрэх ...). Жишээлбэл, байшингийн булангийн эргэн тойронд дуу чимээ тод сонсогддог - дууны долгион түүнийг тойрон эргэлддэг. Дэлхийн гадаргуугийн эргэн тойрон дахь радио долгионы дифракци нь цацрагийн антенны харагдах хүрээнээс хэтэрсэн урт ба дунд радио долгионы мужид радио дохиог хүлээн авахыг тайлбарладаг.
3) долгионы дифракци нь долгионы урт ба дифракц үүсгэж буй объектын хэмжээ хоорондын хамаарлаас хамаарна. Хязгаарт, долгионы оптикийн хуулиуд нь геометрийн оптикийн хуулиуд болон хувирч, долгионы урт бага байх тусам бусад бүх зүйл тэнцүү байх тусам геометрийн оптикийн хуулиас хазайдаг. Тиймээс дуу чимээ, газар хөдлөлт, радио долгионы дифракцийг ажиглахад хялбар байдаг. мөмнө км;Тусгай төхөөрөмжгүйгээр гэрлийн дифракцийг ажиглах нь илүү хэцүү байдаг. Эргэн тойрон дахь саадуудын хэмжээ долгионы урттай тохирч байвал дифракцийг илрүүлдэг..
Гэрлийн дифракцийг 17-р зуунд нээсэн. Италийн физикч, одон орон судлаач Ф.Гримальди 19-р зууны эхээр тайлбарласан. Гэрлийн долгионы шинж чанарын гол нотолгооны нэг болсон Францын физикч О.Френель.
Дифракцийн үзэгдэл тайлбарлаж болноашиглах замаар Гюйгенс-Френель зарчим.
Гюйгенсийн зарчим:Тухайн цаг мөчид долгион хүрэх цэг бүр хоёрдогч долгионы төв болдог (анхан шатны)долгион Эдгээр долгионы бүрхүүл нь дараагийн мөчид долгионы фронтын байрлалыг өгдөг.
Таамаглал:
1) долгион нь хавтгай;
2) гэрэл нь нүхэнд хэвийн унадаг;
3) дэлгэц нь тунгалаг; Дэлгэцийн материал нь хамгийн түрүүнд чухал биш гэж тооцогддог;
4) долгион нь нэгэн төрлийн изотроп орчинд тархдаг;
5) хоцрогдсон элементар долгионыг тооцохгүй.
Гюйгенсийн хэлснээр нүхээр тусгаарлагдсан долгионы урд хэсгийн цэг бүр нь хоёрдогч долгионы эх үүсвэр болдог (нэг төрлийн изотроп орчинд тэдгээр нь бөмбөрцөг хэлбэртэй байдаг). Хоёрдогч долгионы дугтуйг тодорхой хугацаанд барьж байгуулсны дараа долгионы фронт нь геометрийн сүүдрийн бүсэд орж байгааг харж байна, өөрөөр хэлбэл долгион нь нүхний ирмэгийг тойрон нугалж - дифракц ажиглагдаж байна - гэрэл нь долгионы процесс юм.
Дүгнэлт:Гюйгенсийн зарчим
1) долгионы фронтыг бий болгох геометрийн арга юм;
2) долгионы фронтын тархалтын чиглэлийн асуудлыг шийддэг;
3) геометрийн оптикийн хуулиудад нийцсэн долгионы тархалтын талаархи тайлбарыг өгөх;
4) тодорхой орон зайд үүсэх бүх долгионы үйл явцын нэг цэгт үзүүлэх нөлөөг тодорхойлох ажлыг хялбарчилж, өгөгдсөн цэг дээр дур мэдэн сонгосон долгионы гадаргуугийн үйлдлийг тооцоолох хүртэл багасгадаг.
5) Гэхдээ:долгионы урт нь долгионы фронтын хэмжээнээс хамаагүй бага байх тохиолдолд хүчинтэй;
6) янз бүрийн чиглэлд тархаж буй долгионы далайц ба эрчмийн асуудлыг хөндөөгүй.
Гюйгенсийн зарчмыг Френел нэмж оруулсан
Гюйгенс-Френель зарчим : зарим үед долгионы эвдрэл Ртодорхой долгионы гадаргуугийн элемент бүрээс ялгарах когерент хоёрдогч долгионы интерференцийн үр дүн гэж үзэж болно.
Сэтгэгдэл:
1) Хоёрдогч элементийн долгионы интерференцийн үр дүн нь чиглэлээс хамаарна.
2) Үзэгдлийн хоёрдогч эх сурвалж. зохиомол. Тэд эх үүсвэрийг хааж буй аливаа хаалттай гадаргуугийн хязгааргүй жижиг элемент болж чаддаг. Ихэвчлэн долгионы гадаргуугийн аль нэгийг гадаргуугийн хувьд сонгодог бөгөөд бүх зохиомол эх үүсвэрүүд үе шатанд ажилладаг;
Fresnel таамаглал:
1) урвуу хоёрдогч долгион үүсэх боломжийг хассан;
2) хэрэв эх үүсвэр ба ажиглалтын цэгийн хооронд нүхтэй тунгалаг дэлгэц байгаа бол дэлгэцийн гадаргуу дээр хоёрдогч долгионы далайц тэг байх ба нүхэнд байхгүй тохиолдолд ижил байна гэж үзсэн. дэлгэц.
Дүгнэлт:Гюйгенс-Фреснелийн зарчим нь долгионы тархалтын чиглэл, тэдгээрийн эрчмийг (далайц) янз бүрийн чиглэлд хуваарилах аргачлал юм.
1) Хоёрдогч долгионы далайц ба үе шатыг харгалзан үзэх нь тодорхой тохиолдол бүрт үүссэн долгионы далайц (эрчмийг) орон зайн аль ч цэг дээр олох боломжийг олгодог. Дэлгэцээр дамжсан долгионы далайцыг ажиглалтын цэг дэх дэлгэцийн нүхэнд байрлах хоёрдогч эх үүсвэрээс гарах хоёрдогч долгионы хөндлөнгийн оролцоог тооцоолох замаар тодорхойлно.
2) Саад бэрхшээлийн шинж чанараас хамааран хилийн нөхцөл бүхий долгионы тэгшитгэл дээр суурилсан дифракцийн асуудлыг математикийн нарийн шийдэл нь онцгой хүндрэл учруулдаг. Ойролцоогоор шийдлийн аргуудыг ашигладаг, жишээ нь. Френель бүсийн арга.
3) Гюйгенс-Френель зарчим дотордолгионы онол нь гэрлийн шулуун тархалтыг тайлбарлав.
