Гэрлийн дифракци - явцуу, гэхдээ хамгийн түгээмэл хэрэглэгддэг утгаараа - дугуйлахгэрлийн хилийн туяа тунгалаг биетүүд(дэлгэц); геометрийн сүүдэрт гэрэл нэвтрэх. Гэрлийн дифракци нь тухайн бүс нутагт хамгийн тод илэрдэг гэнэтийн өөрчлөлтцацрагийн урсгалын нягт: идэмхий бодис, линзний фокус, геометрийн сүүдрийн хил хязгаар гэх мэт долгионы дифракц нь нэг төрлийн бус орчинд долгионы тархалт ба тархалтын үзэгдлүүдтэй нягт холбоотой байдаг.
Дифракци дуудсан үзэгдлийн багц,Хэмжээ нь долгионы урттай харьцуулж болохуйц, геометрийн оптикийн хуулиас хазайсантай холбоотой хурц жигд бус орчинд гэрлийн тархалтын явцад ажиглагдсан..
Саад тотгорыг тойрсон дууны долгионы нугалах (дифракц) дууны долгион) бид байнга ажиглагддаг (бид байшингийн булангийн эргэн тойронд дуу чимээг сонсдог). Гэрлийн цацрагийн дифракцийг ажиглахын тулд танд хэрэгтэй онцгой нөхцөл, энэ нь гэрлийн богино долгионы урттай холбоотой юм.
Интерференц ба дифракцийн хооронд мэдэгдэхүйц ялгаа байхгүй. бие махбодийн ялгаа. Хоёр үзэгдэл хоёулаа дахин хуваарилалтыг агуулдаг гэрлийн урсгалдолгионы суперпозицияны үр дүнд.
Дифракцийн үзэгдлийг ашиглан тайлбарлав Гюйгенсийн зарчим , үүгээр долгион хүрэх цэг бүр үйлчилдэг хоёрдогч долгионы төв, ба эдгээр долгионы дугтуй нь цаг хугацааны дараагийн агшинд долгионы фронтын байрлалыг тогтоодог.
Тунгалаг дэлгэцийн нүхэнд хавтгай долгион тусах (Зураг 9.1). Нүхээр тусгаарлагдсан долгионы фронтын хэсгийн цэг бүр нь хоёрдогч долгионы эх үүсвэр болдог (нэг төрлийн изотоп орчинд тэдгээр нь бөмбөрцөг хэлбэртэй байдаг).
Тодорхой мөчид хоёрдогч долгионы дугтуйг барьсны дараа долгионы фронт нь геометрийн сүүдрийн бүсэд орж байгааг бид харж байна. долгион нь нүхний ирмэгийг тойрон эргэлддэг.
Гюйгенсийн зарчим нь зөвхөн долгионы фронтын тархалтын чиглэлийн асуудлыг шийддэг боловч янз бүрийн чиглэлд тархаж буй долгионы далайц ба эрчмийн асуудлыг шийддэггүй.
Шийдвэрлэх үүрэгмэдэгдэлд долгионы шинж чанарО.Фреснелийн тоглосон гэрэл XIX эхэн үезуун. Тэрээр дифракцийн үзэгдлийг тайлбарлаж, түүний аргыг зааж өгсөн тоон тооцоо. 1818 онд тэрээр дифракцийн үзэгдэл, түүний тоон тооцооны аргыг тайлбарласны төлөө Парисын академийн шагнал хүртжээ.
Френель Гюйгенсийн зарчимд физик утга санааг оруулсан бөгөөд үүнийг хоёрдогч долгионы хөндлөнгийн санаагаар баяжуулав.
Дифракцийг авч үзэхдээ Френель нотлох баримтгүйгээр хүлээн зөвшөөрөгдсөн хэд хэдэн үндсэн зарчмуудыг баримталсан. Эдгээр мэдэгдлийн багцыг Гюйгенс-Фреснелийн зарчим гэж нэрлэдэг.
дагуу Гюйгенсийн зарчим , бүр урд цэгдолгионыг хоёрдогч долгионы эх үүсвэр гэж үзэж болно.
Френель энэ зарчмыг ихээхэн хөгжүүлсэн.
· Нэг эх үүсвэрээс гарч буй долгионы фронтын бүх хоёрдогч эх үүсвэрүүд уялдаатайөөр хоорондоо.
· Долгионы гадаргуугийн тэнцүү талбайнууд цацруулна тэнцүү эрчимтэй (хүч) .
· Хоёрдогч эх үүсвэр бүр голчлон гэрлийг ялгаруулдаг гадаад хэвийн чиглэлдэнэ үед долгионы гадаргуу руу . Нормальтай α өнцөг үүсгэх чиглэлд хоёрдогч долгионы далайц бага байх тусам бага байна илүү том өнцөгα, мөн үед тэгтэй тэнцүү байна.
· Хоёрдогч эх сурвалжийн хувьд суперпозиция зарчим хүчинтэй байна: долгионы зарим хэсгийн цацраггадаргуу нөлөөлөхгүйбусдаас цацраг туяа(хэрэв долгионы гадаргуугийн хэсэг нь тунгалаг дэлгэцээр бүрхэгдсэн бол хоёрдогч долгион ялгарна нээлттэй талбайнууддэлгэц байхгүй юм шиг).
Эдгээр заалтыг ашигласнаар Френел аль хэдийн хийж чадсан тоон тооцоололдифракцийн загвар.
Усны гадаргуу дээрх долгион байгааг төсөөлөөд үз дээ. Усны долгионы хөдөлгөөнийг зөвхөн механик аргаар тайлбарлах хамгийн хялбар арга бол бөөмс дээр үйлчлэх гидродинамик даралтын хүчийг тооцоолох явдал юм. усны гадаргуудоороос, мөн тэднийг эсэргүүцэж буй хүчнүүд таталцлын таталцал, нийт нөлөөлөл нь гадаргуу нь хэмнэлээр дээш доош найгахад хүргэдэг. Гэсэн хэдий ч, онд XVII сүүлзуунд Голландын физикч Кристиан Гюйгенс долгионы зургийг арай өөр байдлаар төсөөлж, үүний ачаар хүчирхэг зарчмыг гаргаж авсан. тэнцүүусны гадаргуу дээрх долгионоос эхлээд алс холын галактикийн гамма туяа хүртэл ямар ч долгионд хамаарна.
Гюйгенсийн зарчмын утгыг та усны гадаргуу дээрх давалгааны орой хэсэг зуур хөлдсөн гэж төсөөлвөл ойлгоход хялбар байдаг. Энэ мөчид долгионы бүхэл бүтэн урд талын дагуу оройн цэг бүрт чулуу шидэж, үүний үр дүнд оройн цэг бүр шинэ дугуй долгионы эх үүсвэр болж байна гэж төсөөлөөд үз дээ. Бараг хаа сайгүй шинэ догдолж буй долгионууд бие биенээ арилгаж, усны гадаргуу дээр гарч ирэхгүй. Зөвхөн анхны долгионы урд талын дагуу хоёрдогч жижиг долгионууд харилцан эрчимжиж, өмнөхтэй параллель, түүнээс тодорхой зайд тусгаарлагдсан шинэ долгионы фронт үүсгэдэг. Энэ хэв маягийн дагуу, Гюйгенсийн зарчмын дагуу долгион тархдаг.
Тэгвэл яагаад ийм энгийн зүйлийн талаар ийм парадокс мэт харагдав? байгалийн үзэгдэлДолгионы тархалт нь эрдэмтдэд хэрхэн хэрэгтэй вэ? Долгион нь тархах замдаа саадтай мөргөлдвөл юу болохыг төсөөлөөд үз дээ. Усны гадаргуу дээрх давалгааны жишээ рүү буцаж, долгион нь түүний өнцөгт бетонон долгионыг цохиж байна гэж төсөөлье. Гюйгенсийн зарчмын дагуу хоёрдогч долгион нь долгионы фронтын долгион дээр унасан цэгүүдээс тархахгүй, харин бусад хэсгээс тархах болно. Үүний үр дүнд долгион замаа үргэлжлүүлж, сэргэх болно арддолгионы ус. Энэ нь үнэндээ саадтай мөргөлдөх үед давалгаа тайван байдаг тойрон явдагТүүнийг, ямар ч далайчин танд үүнийг батлах болно. (Долгионы энэ шинж чанарыг дифракц гэж нэрлэдэг.)
Өөр хэд хэдэн зүйл бий ашигтай програмуудГюйгенсийн зарчим долгионы үзэгдэл- заримдаа гэнэтийн. Энэ нь өргөн хэрэглэгддэг долгионы оптикдолгион (гэрэл ба радио тус тус) замдаа саад тотгортой байнга тулгардаг, эргэн тойрон тонгойдог харилцаа холбооны инженерчлэлд.
Гюйгенсийн одон орон судлалын чиглэлээр хийсэн судалгаа нь түүнийг энэ нээлтэд хөтөлсөн бөгөөд түүнийг хөгжүүлэхийн тулд маш их зүйл хийсэн, ялангуяа 1655 онд Титаныг нээсэн - маш их зүйл хийсэн. том хиймэл дагуулСанчир гариг. Автомат сансрын станцНАСА-гийн Кассини хөлөг 2004 онд Санчир гаригт хүрч, Титан гаригийн агаар мандал, хөрсний найрлагыг судлахаар газардах төхөөрөмж илгээхээр төлөвлөж байна. Энэ буулгагчийг Гюйгенс гэдэг. Шинжлэх ухаан үүсгэн байгуулагчдаа ингэж хүндэлдэг.
Таны мэдэж байгаагаар гэрэл нь шинж чанар, долгион, бөөмсийг харуулдаг. Түүний зан төлөвийг тодорхойлсон онолуудын нэг бол гэрлийн долгионы онол юм. Энэ онолын хамгийн чухал постулат бол Гюйгенс-Френелийн зарчим юм. Энэ нь гэрлийн онцгой тохиолдол болох долгионы тархалтыг тайлбарлаж, тайлбарладаг. цахилгаан соронзон цацрагоптик мужид.
Энэ мэдэгдэл нь гэрэл зэрэг чичиргээ хэрхэн тархдагийг тайлбарлаж, дүрсэлдэг. Энэ нь хоёр хэсгээс бүрдэнэ. Эхний хэсгийг (Гюйгенсийн зарчим) 1678 онд Кристиан Гюйгенс санал болгосон. Тэрээр цацраг туяа тархах тусам долгионы фронтын цэг бүрээс шинэ бөмбөрцөг долгион гарч эхэлдэг гэж тэр санал болгов.
Долгионы фронт гэдэг нь эвдрэл нь ижил үе шатанд байгаа гадаргуу юм. Энгийнээр хэлбэл, энэ нь үймээн аль хэдийн тархсан орон зайн хил хязгаар юм. Жишээлбэл, хэрэв та ус руу чулуу шидвэл тойрог гарч ирнэ - долгион. Энэ тохиолдолд тэдний урд хэсэг нь хамгийн гадна талын тойрог юм.
1815 онд Августин Жан Френель Гюйгенсийн таамаглалыг боловсруулсан.
Чухал!Үүний нэмэлт зүйл нь эвдрэлийн тархалтын үр дүнд үүссэн талбар нь ижил далайцтай хоёрдогч хэлбэлзлийн хөндлөнгийн нөлөөгөөр үүсдэг. Хоёрдогч долгионы бүрхүүл нь богино хугацааны дараа долгионы фронтын байрлалыг өгдөг.
Интерференц гэдэг нь долгионы давхцал, давхцал юм. Түүгээр ч зогсохгүй зарим хэсэгт хэлбэлзэл нь бие биенээ бэхжүүлж, заримд нь бие биенээ сулруулдаг. Тиймээс гэрлийн хувьд цайвар, бараан судалтай зургийг авдаг. Үүний нэг жишээ бол хавтгай гүдгэр линзийг шилэн хавтан дээр байрлуулахад үүссэн төвлөрсөн тойргийн загвар болох Ньютоны цагиргууд юм.
Интерференцийн хэв маягийг ажиглахын тулд цацраг нь уялдаатай байх ёстой. Энэ нь тогтмол фазын зөрүүтэй байх ёстой бөгөөд хэрэв нийлүүлбэл ижил давтамжтай хэлбэлзэл үүсгэдэг гэсэн үг юм.
Гюйгенсийн хийсэн мэдэгдэл нь зөвхөн эвдрэлийн тархалтын чиглэлийг тодорхойлоход тусалсан бөгөөд геометрийн оптикийн тайлбарласнаар гэрлийн тархалтыг тайлбарлав. Гюйгенсийн зарчмыг нэмснээр далайц ба эрчимийг тооцоолох боломжтой.
Товч томъёолол
Товчхондоо энэ постулат дараах байдалтай байна. Сансар огторгуйн аль ч цэг дэх хэлбэлзэл нь долгионы гадаргуу дээрх цэгүүдээс ялгарах эвдрэлийн хөндлөнгийн үр дүн юм.
Сансар огторгуйн аль ч цэгийн хувьд хэлбэлзэл нь долгионы фронтын цэгүүдээс ялгарах хоёрдогч когерент хэлбэлзлийн суперпозиция юм. Тиймээс зарим асуудалд нэг эх үүсвэрийг хэд хэдэн ижил төстэй хоёрдогч эх үүсвэрээр сольж болно.
Өргөдөл
Тухайн мэдэгдэл нь янз бүрийн зүйлийг тайлбарлах боломжийг олгодог оптик үзэгдлүүд:
- гэрлийн цацрагийн тархалт;
- дифракц;
- хөндлөнгийн оролцоо;
- тусгал;
- хос хугаралт болон бусад.
Гюйгенс-Фреснелийн зарчмыг ашиглан гэрлийн цацрагийн далайц ба эрчмийг тооцоолж болно. Энэ зорилгоор Fresnel бүсийн аргыг ашигладаг.
Френель бүсүүд
Энэхүү мэдэгдэл нь Гюйгенс-Фреснелийн зарчмыг ашиглан гэрлийн дифракцийн асуудлыг шийдвэрлэхэд чухал ач холбогдолтой юм. Хатуу шийдэлИймэрхүү бодлого нь математикийн хувьд маш хэцүү тул ойролцоо аргуудыг ашигладаг.
Гюйгенс, Френель нарын нээлтийн ачаар ийм асуудалд нэг үндсэн эх үүсвэрийг хоёрдогч эх үүсвэрээр солих боломжтой болсон.
Энэ нь жишээлбэл, бөмбөрцөг хэлбэрийн даалгаврыг ихээхэн хялбаршуулдаг. Энэхүү тооцооны аргыг Фреснелийн бүсийн арга гэж нэрлэдэг.
Чухал! Fresnel бүсүүд нь жишээлбэл чичиргээний далайцын тооцоог хялбарчлахын тулд гадаргууг хуваах талбай юм. Гэрэл дамждаг аливаа гадаргууг бүсэд хувааж болно.
Бөмбөрцөг хэлбэртэй хайрцаг
Бөмбөрцөг долгионы хувьд Fresnel бүсүүд нь цагираг шиг харагддаг. Дурын M цэгийн хувьд эдгээр цэгээс долгионы уртаас 1/2-оор ялгаатай бөмбөрцөг дээрх радиусуудыг зурж байгуулж болно.
Цөөн тоотой Фреснелийн бүсийн талбайнууд ойролцоогоор ижил байна. Тэд m бүсийн тооноос хамаардаггүй. Тэдгээрийг бөмбөрцгийн сегментүүдийн талбайн зөрүүгээр тооцдог. Дэлгэрэнгүй ярихгүйгээр энэ тохиолдолд Френель бүсийн бүсүүд ийм байдалтай байна. Та долгионы уртыг бөмбөрцөг долгионы урд R-ийн радиус, ажиглалтын цэг хүртэлх зай, pi тоогоор үржүүлээд R ба a-ийн нийлбэрт хуваах хэрэгтэй.
Fresnel бүсийг ашигладаг бүсийн хавтанбүсүүдийн хэмжээтэй тохирох цайвар ба бараан радиустай цагирагтай. Тэд нэгдмэл линзтэй төстэй ажилладаг.
Дифракци
Энэхүү постулат нь гэрлийн дифракцийг Гюйгенс-Френнелийн зарчмын дагуу тайлбарладаг - гэрлийн эргэн тойронд гулзайлгах. жижиг зүйлс. Гэрлийн хувьд энэ нь эвдрэл яагаад геометрийн сүүдрийн бүсэд тархдагийг үндэслэлтэй болгодог. Хэрэв тэд объектын эргэн тойронд бөхийхгүй бол бид геометрийн оптикийн хэлснээр бүх сүүдэр хурц байх болно; Гэвч бодит дүр зураг нь геометрийн оптикийн таамаглалаас ялгаатай юм.
Үүний нэг жишээ бол нүхтэй онгоцон дээрх онгоцны долгион юм. Энэ нь нүхээр дамжин өнгөрөхөд урд талын бүх цэгүүд хоёрдогч бөмбөрцөг чичиргээ үүсгэдэг. Дугтуйг барьснаар бид долгионы фронт хаана дуусч байгааг харах болно геометрийн оптикЯмар ч гэрэл орж ирэх ёсгүй.
Френель гэрлийн дифракцийн үзэгдлийг Гюйгенс-Френель зарчмын дагуу нотолж, түүнийг тооцоолох аргыг бий болгосон. Гюйгенсийн зарчмыг боловсруулсны дараа тэрээр дараахь зүйлийг олж мэдэв.
- нэг цэгээс гарч буй хэлбэлзлийн долгионы фронтын бүх хэсгүүд уялдаатай байна;
- долгионы фронтын зарим хэсгээс цацраг туяа бусдад нөлөөлөхгүй;
- чичиргээ нь долгионы фронтын гадаргуутай перпендикуляр голчлон ялгардаг;
- ижил талбайтай долгионы фронтын хэсгүүд ижил эрчимтэй ялгардаг.
Тэгш өнцөгт ангархайгаар дифракц
Тэгш өнцөгт үүрийг урт талдаа параллель нарийн тууз хэлбэрээр N бүсэд хувааж болно. Хэрэв ажиглагч эх сурвалжаас хол байгаа бол асуудал N ижил эх үүсвэрийн хөндлөнгийн оролцоог тооцоолоход л гардаг.
Энэ тохиолдолд хөндлөнгийн загвар нь цайвар, бараан судлууд шиг харагдаж байна. Хамгийн тод гэрлийн зурвас - гол дээд хэмжээ нь төвд байна.
Хугарал
Гэрэл нэг орчноос нөгөөд шилжихэд, жишээлбэл, агаараас ус руу шилжих үед энэ нь чиглэлээ өөрчилдөг, өөрөөр хэлбэл. хугарсан. Гюйгенс-Френель зарчмын дагуу хоёрдогч цацраг нь мэдээллийн хэрэгслийн хил дээрх цэг бүрээс гардаг.
Гюйгенсийн зарчмаас хугарлын илтгэгчийг олж авч болно харьцаатай тэнцүү байнанэг болон өөр орчинд гэрлийн чичиргээний хурд. Та мөн гэрлийн хазайсан өнцгийг олж болно.
Видео
Та интернетээс Гюйгенс-Фреснелийн зарчим хэрхэн ажилладагийг харуулсан видеог олж болно. Жишээлбэл, гадаргуугаас хавтгай долгионы тусгалыг харуулсан дүрслэл нь тусгалын өнцөг болон тусгалын өнцөг тэнцүү болохыг нотолж байна.
Хэрэв долгион хавтгай дээр унаж, түүнээс ойж байвал долгионы гадаргуугийн өөр өөр цэгүүд хавтгайд нэгэн зэрэг хүрдэг. Хоёрдогч чичиргээ тархаж эхэлдэг.
Тэдгээрийн шүргэгч нь туссан чичиргээний долгионы фронт юм. Энгийн асуудлыг шийдсэн геометрийн асуудалгурвалжны тэгш байдлын тухайд цацраг туяа тусах, тусах өнцөг нь тэнцүү болохыг тогтоож болно.
Та эх сурвалжийн зургийг үүсгэж болно хавтгай толь. Ойсон эвдрэлийн урд хэсэг нь тодорхой цэгт төвтэй бөмбөрцөг хэлбэртэй байна. Энэ цэг нь толинд хавтгай эх үүсвэрийн виртуал дүрс байх болно.
Та бусад дүрсийг харуулсан видеог олж болно физик үзэгдлүүд. Жишээлбэл, Френель бүсийг ажиглаж болно цахилгаан соронзон хэлбэлзэл. Та мөн Гюйгенс-Френнелийн зарчим болон оптикийн бусад асуудлаар лекц уншиж болно.
Хэрэгтэй видео
Дүгнэлт
Гюйгенс-Фреснелийн зарчим нь хугарал, дифракц, гэрлийн шулуун шугамын тархалт, интерференц гэх мэт оптик үзэгдлүүдийг тайлбарлах боломжийг олгодог. Түүний тусламжтайгаар та нарийн аргуудаар шийдвэрлэхэд маш хэцүү оптикийн асуудлыг ойролцоогоор шийдэж чадна. Энэ мэдэгдэл нь үндсэн постулат юм долгионы онолзөвхөн гэрлийн цацрагийн тархалтаас гадна бусад долгионы процесст хамаарна.
Эрт дээр үеэс хүмүүс гэрлийн цацрагийн хазайлтыг урд нь ямар нэгэн саад тотгортой байх үед анзаарсан. Усанд хүрэх үед гэрэл хэр их гажиж байгааг анхаарч үзээрэй: гэрлийн дифракцийн эффект гэж нэрлэгддэг цацраг нь "тасдаг". Гэрлийн дифракц гэдэг нь гэрлийн гулзайлтын эсвэл гажуудал юм янз бүрийн хүчин зүйлүүднарийн үзлэг.
Үүнтэй төстэй үзэгдлийн ажиллагааг Кристиан Гюйгенс тайлбарлав. Усны гадаргуу дээр гэрлийн долгионтой тодорхой тооны туршилт хийсний дараа тэрээр шинжлэх ухаанд энэ үзэгдлийн шинэ тайлбарыг санал болгож, "долгионы фронт" гэж нэрлэжээ. Тиймээс Кристиан гэрлийн туяа өөр төрлийн гадаргуу дээр тусах үед хэрхэн ажиллахыг ойлгох боломжтой болгосон.
Үүний зарчим нь дараах байдалтай байна.
Тодорхой цаг хугацаанд харагдах гадаргуугийн цэгүүд нь үүсгэж болно хоёрдогч элементүүд. Бүх хоёрдогч долгионд хүрч буй талбайг дараагийн үеүүдэд долгионы бөмбөрцөг гэж үзнэ.
Бүх элементүүдийг эхлэл гэж үзэх ёстой гэж тэр тайлбарлав бөмбөрцөг долгион, тэдгээрийг хоёрдогч долгион гэж нэрлэдэг. Кристиан долгионы фронт нь үндсэндээ эдгээр холбоо барих цэгүүдийн цуглуулга бөгөөд түүний бүх зарчим гэж тэмдэглэжээ. Үүнээс гадна хоёрдогч элементүүд нь бөмбөрцөг хэлбэртэй байдаг.
Үүнийг санах нь зүйтэй долгионы урд -Эдгээр нь цаг хугацааны тодорхой цэгт чичиргээ хүрдэг геометрийн утгын цэгүүд юм.
Гюйгенсийн хоёрдогч элементүүдийг бодит долгионоор төлөөлдөггүй, гэхдээ зөвхөн бөмбөрцөг хэлбэртэй нэмэлтүүд нь тооцоололд ашиглагддаггүй, гэхдээ зөвхөн ойролцоогоор барихад ашиглагддаг. Иймээс хоёрдогч элементүүдийн эдгээр бөмбөрцөг нь угаасаа зөвхөн бүрхэх нөлөөтэй бөгөөд энэ нь шинэ долгионы фронт үүсэх боломжийг олгодог. Энэ зарчим нь гэрлийн дифракцийн ажлыг маш сайн тайлбарладаг боловч зөвхөн урд талын чиглэлийн асуудлыг шийддэг бөгөөд долгионы далайц, эрч хүч, долгионы цацрал, тэдгээрийн урвуу үйлдлийг хаанаас олж болохыг тайлбарладаггүй. Френель Гюйгенсийн зарчмыг ашиглан эдгээр дутагдлыг арилгаж, ажлаа нөхөж байв физик утга. Хэсэг хугацааны дараа эрдэмтэн бүтээлээ танилцуулсан нь шинжлэх ухааны нийгэмлэгээс бүрэн дэмжигджээ.
Ньютоны үед физикчдэд ямар нэгэн санаа байсан гэрлийн дифракцийн ажлын тухай, гэхдээ энэ үзэгдлийн талаархи технологийн бага чадавхи, мэдлэгийн улмаас зарим зүйл тэдний хувьд нууц хэвээр үлджээ. Тиймээс дифракцийг үндэслэн тайлбарлана уу корпускуляр онолгэрэл боломжгүй байсан.
Хоёр эрдэмтэн бие даан энэхүү онолын чанарын тайлбарыг боловсруулсан. Францын физикчАнхны онолыг зөвхөн дараах байдлаар танилцуулсан тул Френель Гюйгенсийн зарчмыг физикийн утгаар баяжуулах үүрэг хүлээсэн. математикийн цэгалсын хараа. Тиймээс, геометрийн утгаФреснелийн бүтээлүүдийн тусламжтайгаар оптик өөрчлөгдсөн.
Өөрчлөлтүүд үндсэндээ иймэрхүү харагдаж байв- Френель физик аргаарХоёрдогч долгион нь ажиглалтын цэгүүдэд хөндлөнгөөс оролцдог болохыг баталсан. Хоёрдогч элементүүдийн хүчийг интерференцээр үржүүлдэг орон зайн бүх хэсэгт гэрлийг харж болно: ингэснээр харанхуйлах нь ажиглагдвал долгионууд харилцан үйлчилж, бие биенийхээ нөлөөгөөр арилдаг гэж үзэж болно. Хэрэв хоёрдогч долгион нь ижил төстэй төрөл, төлөв, үе шаттай хэсэгт унавал гэрлийн хүчтэй тэсрэлт ажиглагдана.
Тэгэхээр яагаад хоцрогдсон давалгаа байхгүй байгаа нь тодорхой болж байна. Тиймээс, хоёрдогч долгион сансарт буцаж ирэхэд тэд шууд долгионтой харилцан үйлчилж, харилцан хүчингүй болгосноор орон зай тайван болж хувирдаг.
Френель бүсийн арга
Гюйгенс-Фреснелийн зарчим нь тодорхой санааг өгдөг гэрлийн боломжит тархалтын тухай. Дээр дурдсан аргуудын хэрэглээ нь далайцыг олох асуудлыг шийдвэрлэх шинэ, шинэлэг аргуудыг ашиглах боломжийг олгодог Фреснелийн бүсийн арга гэж нэрлэгдэх болсон. Тиймээс тэрээр интеграцийг нэгтгэн дүгнэх замаар сольсон нь шинжлэх ухааны нийгэмлэгт маш эерэгээр хүлээн авсан.
Гюйгенс-Фреснелийн зарчим нь зарим чухал физик элементүүд, жишээлбэл, гэрлийн дифракц хэрхэн ажилладаг тухай асуултуудад тодорхой хариулт өгдөг. Асуудлыг шийдэх нь зөвхөн ачаар л боломжтой болсон Дэлгэрэнгүй тодорхойлолтэнэ үзэгдлийн ажил.
Фреснелийн танилцуулсан тооцоолол ба түүний бүсүүдийн арга нь өөрөө хэцүү ажил боловч эрдэмтний гаргасан томъёо нь энэ үйл явцыг бага зэрэг хөнгөвчлөх бөгөөд ингэснээр олох боломжтой болгодог. яг үнэ цэнэдалайц. Эртний зарчимГюйгенс үүнийг хийх чадваргүй байв.
Тухайн газар дахь хэлбэлзлийн цэгийг илрүүлэх шаардлагатай бөгөөд энэ нь дараа нь үйлчилж болно чухал элементтомъёонд. Талбайг бөмбөрцөг хэлбэрээр харуулах тул бүсийн аргыг ашиглан цагираган хэсгүүдэд хувааж болох бөгөөд энэ нь бүс бүрийн ирмэгээс зайг нарийн тодорхойлох боломжийг олгоно. Эдгээр бүсээр дамжин өнгөрөх цэгүүд өөр өөр чичиргээтэй байдаг тул далайцын ялгаа үүсдэг. Далайцын монотон буурах тохиолдолд хэд хэдэн томъёог гаргаж болно.
- A res = A 1 – A 2 + A 3 – A 4 +…
- A 1 > A 2 > A 3 > A m >…> A ∞
Үүнийг маш сайн санаж байх хэрэгтэй олон тооныбусад физик элементүүдЭнэ төрлийн асуудлыг шийдвэрлэхэд нөлөөлөх бөгөөд үүнийг бас хайж, анхаарч үзэх хэрэгтэй.
Гюйгенс-Френель зарчмыг томъёол. 1. нэг эх үүсвэрээс гарч буй долгионы фронтын бүх хоёрдогч эх үүсвэрүүд хоорондоо уялдаатай; 2. хоёрдогч эх сурвалжийн хувьд суперпозиция зарчим хүчинтэй; 3. S 0-ийн эх үүсвэрээс өдөөгдсөн гэрлийн хэлбэлзлийн далайцыг тооцоолохдоо долгионы гадаргуугийн тэгш талбарууд ижил эрчимтэй ялгардаг.дурын цэг
M, S 0 эх үүсвэрийг хоёрдогч эх үүсвэрийн эквивалент системээр сольж болно - жижиг хэсгүүд dS ямар ч хаалттай туслах гадаргуугийн S, энэ нь S 0 эх үүсвэрийг хамарч, авч үзэж буй M цэгийг хамрахгүй байхаар зурсан.
Хоёрдогч эх үүсвэрүүд нь хоорондоо уялдаатай S 0 байдаг тул тэдгээрийн өдөөгдсөн хоёрдогч долгион нь давхардсан үед хөндлөнгөөс оролцдог.
Хоёрдогч эх үүсвэрээс М цэгт өдөөгдсөн хэлбэлзлийн далайц dA нь гадаргуугийн долгионы S харгалзах хэсгийн dS талбайн r зайд түүнээс М цэг хүртэлх зайтай пропорциональ бөгөөд гаднах нормаль болон 2-р цэгийн хоорондох өнцгөөс хамаарна. долгионы гадаргуу ба dS элементээс M цэг хүртэлх чиглэл.
Хэрэв S гадаргуугийн нэг хэсгийг тунгалаг дэлгэц эзэлдэг бол холбогдох хоёрдогч эх үүсвэрүүд ялгардаггүй, үлдсэн хэсэг нь дэлгэц байхгүй үед ялгардаг.
Гюйгенс-Френель зарчим. Үүний мөн чанар нь дараах байдалтай байна: тодорхой ажил бүрийн хувьд долгионы фронтыг бие даасан ижил долгионы эх үүсвэр гэж үздэг хэсгүүдэд (Фреснелийн бүс) тодорхой байдлаар хуваах ёстой; Ажиглалтын цэг дэх долгионы далайц (ба эрчмийг) нь тусдаа бүсүүдийн үүсгэсэн долгионы хөндлөнгийн үр дүнд тодорхойлогддог.
Дифракци гэж юу вэ? Цооногууд болон дэлгэцийн ирмэгийн ойролцоох гэрлийн долгионууд шулуун шугамын тархалтаас хазайх үзэгдлийг дифракц гэж нэрлэдэг.
Нүх, дэлгэцийн ирмэгээр дамжин өнгөрөх үед гэрлийн долгионы шулуун тархалтаас хазайх үзэгдлийг дифракц гэж нэрлэдэг (ойрсон саад тотгоруудын эргэн тойронд гэрлийн гулзайлт, хэмжээ нь хурц жигд бус орчинд гэрэл тархах явцад ажиглагдсан үзэгдлийн багц). долгионы урттай харьцуулах боломжтой бөгөөд геометрийн оптикийн хуулиас хазайсантай холбоотой.Френнелийн дифракц ба Фраунгоферийн дифракцийг тодорхойлно уу. Хэрэвдифракцийн загвар Дифракц үүсгэж буй объектоос хязгаарлагдмал зайд ажиглагдах бөгөөд долгионы фронтын муруйлтыг харгалзан үзэх шаардлагатай бөгөөд дараа нь бид ярих болно.Френель дифракц
. Fresnel дифракцийн тусламжтайгаар саад тотгорын дифракцийн дүрс дэлгэц дээр ажиглагддаг; хэрэв долгионы фронтууд хавтгай (цацрагууд параллель) бөгөөд дифракцийн хэв маяг нь хязгааргүй хол зайд ажиглагдвал (линзийг үүнд ашигладаг), дараа ньбид ярьж байна О.
Фраунхоферын дифракц
Fresnel бүсийн арга гэж юу вэ?
S долгионы гадаргууг бүс болгон хуваах, эхний (төв) бүсийн хил хязгаар нь M цэгээс l+λ\2 зайд байрлах S гадаргуугийн цэгүүд юм. М цэгээс l+2λ\2, l+3λ\2, дүрс Френель бүсүүд. Эдгээр хэлбэлзлийг давхарлах үед бие биенээ сулруулна A=A 1 -A 2 +A 3 -A 4 …+A i Бүсийн тоог нэмэгдүүлэхийн хамт t.M чиглэлд бүсийн цацрагийн эрчмийг бууруулж, өөрөөр хэлбэл A i буурна. A 1 > A i >A 3 …>A i
Яагаад Фреснелийн бүсийн аргад хөрш зэргэлдээх бүсүүдийн зай /2-оор ялгаатай байхаар сонгосон бэ? /2 нь цус харвалтын зөрүү юм. Хоёр зэргэлдээ бүсийн хоорондох P цэг дээр өдөөгдсөн хэлбэлзэл нь фазын эсрэг байна A m = (A m-1 + A m+1)/2; A=A 1/2 Дифракцийн тор гэж юу вэ?Дифракцийн тор -
оптик хэрэгсэл , гэрлийн дифракцийн зарчмаар ажиллаж байгаа нь олонлог юмих тоо 0,001 / , гэрлийн дифракцийн зарчмаар ажиллаж байгаа нь олонлог юм
Гэрэл яагаад дифракцийн тороор дамждаг вэ? байгалийн гэрэлспектр болж задардаг вэ? Үндсэн максимумуудын байрлал нь λ долгионы уртаас хамаардаг тул тороор дамжин өнгөрөх үед цагаан гэрэлТөвөөс бусад бүх максимумууд (m=0) спектр болж задрах ба ягаан бүс нь дифракцийн загварын төв рүү, улаан бүс нь гадагшаа чиглэсэн байх болно.
Дифракцийн торны нягтрал гэж юу вэ? Сараалжны нарийвчлал нь R = mN-тэй тэнцүү байна.Тиймээс торны нарийвчлал нь спектрийн m дарааллаас хамаарна нийт тооСараалжны ажлын хэсгийн N цус харвалт, i.e. судалж буй цацраг дамждаг ба үүнээс үүсэх дифракцийн загвар хамаардаг хэсэг.
