Işığın kırınımı - dar ama en yaygın kullanılan anlamıyla - yuvarlamaışık sınırı ışınları opak cisimler(ekranlar); ışığın geometrik gölge alanına nüfuz etmesi. Işığın kırınımı en çok şu alanlarda belirgindir: ani değişimışın akısı yoğunluğu: yakın kostikler, mercek odağı, geometrik gölge sınırları vb. dalga kırınımı, homojen olmayan ortamlarda dalga yayılımı ve saçılma olgusu ile yakından iç içe geçmiştir.
Kırınım isminde bir dizi fenomen,boyutları dalga boyuyla karşılaştırılabilir olan ve geometrik optik yasalarından sapmalarla ilişkilendirilen, keskin homojensizliklere sahip bir ortamda ışığın yayılması sırasında gözlemlendi.
Ses dalgalarının engellerin etrafında bükülmesi (kırınım) ses dalgaları) sürekli olarak tarafımızdan gözlemlenmektedir (evin köşesinde bir ses duyarız). Işık ışınlarının kırınımını gözlemlemek için ihtiyacınız olan Özel durumlar Bunun nedeni ışığın dalga boyunun kısa olmasıdır.
Girişim ve kırınım arasında önemli bir fark yoktur. fiziksel farklılıklar. Her iki olgu da yeniden dağıtımı içerir ışık akısı dalga süperpozisyonunun bir sonucu olarak.
Kırınım olgusu kullanılarak açıklanmaktadır Huygens ilkesi , Vasıtasıyla dalganın ulaştığı her nokta hizmet vermektedir ikincil dalgaların merkezi ve bu dalgaların zarfı, bir sonraki anda dalga cephesinin konumunu belirler.
Opak bir ekrandaki bir deliğe normal olarak bir düzlem dalganın gelmesine izin verin (Şekil 9.1). Delik tarafından izole edilen dalga cephesinin bölümünün her noktası, ikincil dalgaların kaynağı olarak hizmet eder (homojen bir izotopik ortamda bunlar küreseldir).
Belirli bir an için ikincil dalgaların zarfını oluşturduktan sonra dalga cephesinin geometrik gölge bölgesine girdiğini görüyoruz. dalga deliğin kenarları boyunca gider.
Huygens ilkesi yalnızca dalga cephesinin yayılma yönü sorununu çözer, ancak farklı yönlerde yayılan dalgaların genliği ve yoğunluğu sorununu ele almaz.
Belirleyici rol açıklamada dalga doğa O. Fresnel'in canlandırdığı ışık XIX'in başı yüzyıl. Kırınım olayını açıkladı ve bunun için bir yöntem verdi. niceliksel hesaplama. 1818'de kırınım olayını ve nicel hesaplama yöntemini açıkladığı için Paris Akademi Ödülü'nü aldı.
Fresnel, Huygens ilkesine ikincil dalgaların girişimi fikriyle tamamlayarak fiziksel bir anlam kazandırdı.
Kırınımı değerlendirirken Fresnel, kanıt olmadan kabul edilen birkaç temel prensipten yola çıktı. Bu ifadelerin kümesine Huygens-Fresnel ilkesi denir.
Buna göre Huygens ilkesi , Her ön nokta dalgalar ikincil dalgaların kaynağı olarak düşünülebilir.
Fresnel bu prensibi önemli ölçüde geliştirdi.
· Bir kaynaktan yayılan bir dalga cephesinin tüm ikincil kaynakları tutarlı onların arasında.
· Dalga yüzeyinin eşit alanları yayılır eşit yoğunluklar (güç) .
· Her ikincil kaynak ağırlıklı olarak ışık yayar dış normal yönünde bu noktada dalga yüzeyine. Normal ile α açısı yapan yöndeki ikincil dalgaların genliği ne kadar küçük olursa daha büyük açıα'da sıfıra eşittir.
· İkincil kaynaklar için süperpozisyon ilkesi geçerlidir: dalganın bazı bölümlerinin radyasyonu yüzeyler etkilemez başkalarından gelen radyasyona(dalga yüzeyinin bir kısmı opak bir ekranla kaplıysa ikincil dalgalar yayılacaktır) açık alanlar sanki ekran yokmuş gibi).
Fresnel bu hükümleri kullanarak zaten şunları yapabilirdi: niceliksel hesaplamalar kırınım deseni.
Bir su kütlesinin yüzeyinde bir dalga hayal edin. Suyun dalga hareketini tamamen mekanik olarak tanımlamanın en kolay yolu, parçacıklara etki eden hidrodinamik basınç kuvvetlerini hesaplamak gibi görünmektedir. su yüzeyi aşağıdan ve onlara karşı çıkan güçler yerçekimi çekimi toplam etkisi yüzeyin ritmik olarak yukarı ve aşağı sallanmasına neden olur. Ancak, XVII sonu yüzyılda Hollandalı fizikçi Christiaan Huygens dalga resmini biraz farklı bir şekilde hayal etti ve bu sayede güçlü bir prensip elde etti. eşit olarak su yüzeyindeki dalgalardan uzak galaksilerden gelen gama ışınlarına kadar her türlü dalgaya uygulanabilir.
Huygens ilkesinin anlamını, su yüzeyindeki bir dalganın tepesinin bir an için donduğunu hayal ederseniz anlamanız en kolay olur. Şimdi, dalganın tüm cephesi boyunca tepenin her noktasına bir taş atıldığını ve bunun sonucunda tepenin her noktasının yeni bir dairesel dalganın kaynağı haline geldiğini hayal edin. Hemen hemen her yerde yeni heyecanlanan dalgalar karşılıklı olarak iptal edilecek ve su yüzeyinde görünmeyecektir. Ve yalnızca orijinal dalganın ön tarafı boyunca, ikincil küçük dalgalar karşılıklı olarak yoğunlaşacak ve bir öncekine paralel ve ondan belli bir mesafe ile ayrılmış yeni bir dalga cephesi oluşturacaktır. Dalga, Huygens ilkesine göre bu kalıba göre yayılır.
Peki neden bu kadar sıradan bir şeye bu kadar paradoksal bir bakış açısı getiriliyor? doğal bir fenomen Dalga yayılımının bilim adamlarına nasıl faydası var? Bir dalga yayılma yolundaki bir engelle çarpıştığında ne olacağını hayal edin. Su yüzeyindeki dalga örneğine dönelim ve dalganın beton bir dalgakırana belli bir açıyla çarptığını hayal edelim. Huygens ilkesine göre, ikincil dalgalar, dalga cephesinin dalgakırana düşen noktalarından değil, geri kalanından yayılacaktır. Sonuç olarak dalga yoluna devam edecek ve iyileşecek arka dalgakıran. Yani aslında bir engelle çarpıştığında dalga sakince etrafta dolaşıyor O ve herhangi bir denizci bunu size doğrulayacaktır. (Dalgaların bu özelliğine kırınım denir.)
Bir dizi başka var faydalı uygulamalar dikkate alırken Huygens ilkesi dalga fenomeni- bazen oldukça beklenmedik. Yaygın olarak kullanılır dalga optiği ve dalgaların (sırasıyla ışık ve radyo) düzenli olarak yollarındaki engellerle karşılaştığı ve bunların etrafından büküldüğü telekomünikasyon mühendisliğinde.
Huygens'in astronomi alanındaki çalışmaları onu bu keşfe yönlendirdi; bu keşfin geliştirilmesinde çok çalıştı, özellikle 1655'te Titan'ın kaşifi oldu. büyük uydu Satürn. Otomatik uzay istasyonu NASA'ya ait Cassini'nin 2004 yılında Satürn'e ulaşması ve atmosfer ile toprak bileşimini incelemek üzere Titan'ın yüzeyine bir iniş aracı göndermesi planlanıyor. Bu inişe Huygens adı veriliyor. Bilim, kurucularını bu şekilde onurlandırır.
Bildiğiniz gibi ışık özellikler, dalgalar ve parçacıklar gösterir. Davranışını açıklayan teorilerden biri de ışığın dalga teorisidir. Bu teorinin en önemli varsayımı Huygens-Fresnel ilkesidir. Işığın özel bir durumu olduğu dalgaların yayılmasını tanımlar ve açıklar. Elektromanyetik radyasyon optik aralıkta.
Bu ifade, ışık gibi titreşimlerin nasıl yayıldığını açıklıyor ve tanımlıyor. İki bölümden oluşur. İlk kısım (Huygens ilkesi) 1678'de Christiaan Huygens tarafından önerildi. Radyasyon yayıldıkça dalga cephesindeki her noktadan yeni küresel dalgaların yayılmaya başladığını öne sürdü.
Dalga cephesi, bozukluğun aynı fazda olduğu bir yüzeydir. Basitçe ifade etmek gerekirse bu, rahatsızlığın zaten yayılmış olduğu alanın sınırıdır. Örneğin, suya bir taş atarsanız daireler, dalgalar görünecektir. Bu durumda önleri en dıştaki dairedir.
Augustin Jean Fresnel 1815'te Huygens'in varsayımını geliştirdi.
Önemli! Bunun eklenmesi, rahatsızlığın yayılmasından kaynaklanan alanın, aynı genliğe sahip ikincil salınımların müdahalesi tarafından yaratılması gerçeğinde yatmaktadır. İkincil dalgaların zarfı, kısa bir süre sonra dalga cephesinin konumunu verir.
Girişim, dalgaların üst üste binmesidir. Üstelik salınımlar bazı bölgelerde karşılıklı olarak birbirini güçlendiriyor, bazı bölgelerde ise zayıflatıyor. Bu nedenle ışık için açık ve koyu şeritlerden oluşan bir resim elde edilir. Bunun bir örneği, düz dışbükey bir mercek bir cam plaka üzerine yerleştirildiğinde oluşturulan eşmerkezli daire deseni olan Newton halkalarıdır.
Girişim desenini gözlemlemek için radyasyonun tutarlı olması gerekir. Bu, sabit bir faz farkına sahip olması ve birbirine eklendiğinde aynı frekansta salınımlar üretmesi gerektiği anlamına gelir.
Huygens'in yaptığı açıklama, yalnızca karışıklığın yayılma yönünün belirlenmesine yardımcı oldu ve ışığın yayılmasını geometrik optikle tanımlandığı şekilde açıkladı. Huygens ilkesinin eklenmesi genlik ve yoğunluğun hesaplanmasına olanak tanır.
Kısa formülasyon
Kısaca bu varsayım aşağıdaki gibidir. Uzayın herhangi bir noktasındaki salınımlar, dalga yüzeyindeki noktalardan yayılan bozucu etkilerin sonucudur.
Uzaydaki herhangi bir nokta için salınımlar, dalga cephesindeki noktalar tarafından yayılan ikincil tutarlı salınımların bir üst üste binmesidir. Bu nedenle bazı problemlerde bir kaynağın yerine birden fazla aynı ikincil kaynak geçebilmektedir.
Başvuru
Söz konusu ifade çeşitli hususları açıklamayı mümkün kılmaktadır. optik fenomen:
- ışık radyasyonunun yayılması;
- kırınım;
- parazit yapmak;
- refleks;
- çift kırılma ve diğerleri.
Huygens-Fresnel prensibi kullanılarak ışık radyasyonunun genliği ve yoğunluğu hesaplanabilir. Bu amaçla Fresnel bölgesi yöntemleri kullanılmaktadır.
Fresnel bölgeleri
Bu ifade, Huygens-Fresnel prensibini kullanarak ışık kırınımı problemlerini çözmek için önemlidir. Kesin çözüm Bu tür problemler matematiksel olarak çok zor olduğundan yaklaşık yöntemler kullanılır.
Huygens ve Fresnel'in keşifleri sayesinde bu tür problemlerde bir birincil kaynağın bir dizi ikincil kaynakla değiştirilmesi mümkün oluyor.
Bu, örneğin küresel durum için görevi büyük ölçüde basitleştirir. Bu hesaplama yöntemine Fresnel bölgesi yöntemi denir.
Önemli! Fresnel bölgeleri, örneğin titreşimlerin genliğinin hesaplanmasını kolaylaştırmak için yüzeyin bölündüğü alanlardır. Işığın geçtiği herhangi bir yüzey bölgelere ayrılabilir.
Küresel kasa
Küresel bir dalga durumunda Fresnel bölgeleri halkalara benzer. Rastgele bir M noktası için, küre üzerindeki bu noktadan dalga boyunun 1/2'si kadar farklı olan yarıçaplar çizilerek oluşturulabilirler.
Az sayıdaki Fresnel zonlarının alanları yaklaşık olarak aynıdır. Bölge numarası m'ye bağlı değildirler. Küre parçalarının alanlarındaki fark olarak hesaplanırlar. Detaylara girmeden bu durumda Fresnel bölgelerinin alanları bu şekilde bulunur. Dalga boyunu, küresel dalga cephesi R'nin yarıçapı, a gözlem noktasına olan mesafe ve pi sayısı ile çarpmanız ve ardından R ve a'nın toplamına bölmeniz gerekir.
Fresnel bölgeleri kullanılır bölge plakaları bölgelerin boyutlarına karşılık gelen açık ve koyu yarıçaplı halkalar. Yakınsak merceğe benzer şekilde çalışırlar.
Kırınım
Bu önermeyi kullanarak, Huygens-Fresnel ilkesine göre ışığın kırınımı açıklanır; yani ışığın etrafa doğru bükülmesi küçük eşyalar. Işık açısından, bozuklukların neden geometrik gölge bölgesine de yayıldığı konusunda bir gerekçe sağlar. Nesnelerin etrafında bükülmeselerdi yarı gölgeyi asla göremezdik; geometrik optiğin önerdiği gibi tüm gölgeler keskin olurdu. Ancak gerçek resim geometrik optiğin varsayımlarından farklıdır.
Bir örnek, delikli bir düzlemdeki düzlem dalga olayıdır. Delikten geçtiğinde ön taraftaki tüm noktalar ikincil küresel titreşimler yayar. Zarfı oluşturarak dalga cephesinin şu şekilde bittiğini göreceğiz: geometrik optikİçeriye ışık girmemesi gerekiyor.
Fresnel, Huygens-Fresnel ilkesine göre ışık kırınımı olgusunu doğruladı ve hesaplanması için bir yöntem oluşturdu. Huygens ilkesini geliştirdikten sonra şunu buldu:
- bir noktadan yayılan bir salınımın dalga cephesinin tüm bölümleri tutarlıdır;
- dalga cephesinin bazı kısımlarından gelen radyasyon diğerlerini etkilemez;
- titreşimler esas olarak dalga cephesinin yüzeyine dik olarak yayılır;
- dalga cephesinin eşit alana sahip bölümleri aynı yoğunluğu yayar.
Dikdörtgen yarıktan kırınım
Dikdörtgen bir yuva, uzun kenarına paralel dar şeritler halinde N bölgeye bölünebilir. Eğer gözlemci kaynaktan uzaktaysa, o zaman sorun N adet aynı kaynaktan gelen girişimin hesaplanmasında ortaya çıkar.
Bu durumda girişim deseni açık ve koyu çizgilere benzer. En parlak ışık bandı (ana maksimum) merkezdedir.
Refraksiyon
Işık bir ortamdan diğerine, örneğin havadan suya geçtiğinde yön değiştirir, yani. kırıldı. Huygens-Fresnel prensibine göre ikincil radyasyon ortamın sınırındaki her noktadan yayılır.
Huygens ilkesinden kırılma indisinin şu şekilde elde edilebilir: orana eşit bir ve diğer ortamda ışık titreşiminin hızları. Ayrıca ışığın saptığı açıyı da bulabilirsiniz.
Video
İnternette Huygens-Fresnel ilkesinin nasıl çalıştığını gösteren videolar bulabilirsiniz. Örneğin, bir düzlem dalganın bir yüzeyden yansımasının görsel bir gösterimi, geliş açısı ile yansıma açısının eşit olduğunu kanıtlar.
Bir dalga bir düzleme düşüp ondan yansıyorsa, dalga yüzeyinin farklı noktaları aynı anda düzleme ulaşır. İkincil titreşimler yayılmaya başlar.
Onlara teğet, yansıyan titreşimin dalga cephesidir. Basit bir sorunu çözdükten sonra geometrik problemÜçgenlerin eşitliği ile ilgili olarak, radyasyonun geldiği ve yansıdığı açıların eşit olduğu tespit edilebilir.
Kaynağın bir görüntüsünü oluşturabilirsiniz. düz ayna. Yansıyan rahatsızlığın önü belli bir noktada merkezi olan bir küre olacaktır. Bu nokta düz bir kaynağın aynadaki sanal görüntüsü olacaktır.
Diğerlerini gösteren videolar bulabilirsiniz fiziksel olaylar. Örneğin Fresnel bölgeleri gözlemlenebilir. elektromanyetik salınım. Ayrıca Huygens-Fresnel prensibi ve optikteki diğer konular hakkında dersler de bulabilirsiniz.
Yararlı video
Çözüm
Huygens-Fresnel prensibi kırılma, kırınım, ışığın düz çizgide yayılması ve girişim gibi optik olayları açıklamayı mümkün kılar. Onun yardımıyla kesin yöntemlerle çözülmesi çok zor olan optik problemleri yaklaşık olarak çözebilirsiniz. Bu ifade ana varsayımdır dalga teorisi ve yalnızca ışık radyasyonunun yayılmasına değil aynı zamanda diğer dalga süreçlerine de uygulanabilir.
Antik çağlardan beri insanlar, önlerine bir engel çıktığında ışık ışınlarının saptığını fark etmişlerdir. Suya çarptığında ışığın ne kadar bozulduğuna dikkat edebilirsiniz: ışın, ışık kırınım etkisi adı verilen etki nedeniyle "kırılır". Işığın kırınımı, ışığın bükülmesi veya bozulmasıdır. Çeşitli faktörler kapalı.
Benzer bir olgunun işleyişi Christian Huygens tarafından anlatılmıştır. Su yüzeyindeki ışık dalgalarıyla yaptığı bir dizi deneyden sonra bilime bu olaya yeni bir açıklama getirdi ve buna "dalga cephesi" adını verdi. Böylece Christian, bir ışık ışınının başka tür bir yüzeye çarptığında nasıl davranacağını anlamayı mümkün kıldı.
Prensibi aşağıdaki gibidir:
Zamanın belirli bir noktasında görülebilen yüzey noktaları, ikincil unsurlar. İkincil dalgaların tümüne dokunan alan, sonraki zaman dilimlerinde dalga küresi olarak kabul edilir.
Tüm unsurların başlangıç olarak değerlendirilmesi gerektiğini anlattı küresel dalgalar bunlara ikincil dalgalar denir. Christian, dalga cephesinin aslında bu temas noktalarının bir toplamı olduğunu, dolayısıyla tüm ilkesinin bundan oluştuğunu belirtti. Ayrıca ikincil elemanların şekli küresel görünmektedir.
Bunu hatırlamakta fayda var dalga cephesi - Bunlar titreşimlerin zamanın belli bir noktasında ulaştığı geometrik anlam taşıyan noktalardır.
Huygens'in ikincil elemanları gerçek dalgalar olarak temsil edilmez, yalnızca hesaplama için değil, yalnızca yaklaşık yapı için kullanılan küre şeklindeki ek elemanlar temsil edilir. Bu nedenle, ikincil elementlerden oluşan bu küreler, doğası gereği yalnızca yeni bir dalga cephesinin oluşmasına izin veren bir sarma etkisine sahiptir. Bu prensip, ışık kırınımı işini iyi açıklar, ancak yalnızca ön tarafın yönü problemini çözer ve dalgaların genliğinin, yoğunluğunun, dalgaların püskürmesinin ve ters hareketinin nereden geldiğini açıklamaz. Fresnel, bu eksiklikleri gidermek ve çalışmasını tamamlamak için Huygens ilkesini kullandı. fiziksel anlam. Bir süre sonra bilim adamı, bilim camiasının tamamen desteklediği çalışmasını sundu.
Newton'un zamanında fizikçilerin bir fikri vardı. ışık kırınımı çalışması hakkında ancak teknolojinin küçük yetenekleri ve bu fenomen hakkındaki bilgi nedeniyle bazı noktalar onlar için bir sır olarak kaldı. Bu nedenle kırınımı şuna dayalı olarak tanımlayın: parçacık teorisiışık imkansızdı.
Bağımsız olarak iki bilim adamı bu teorinin niteliksel bir açıklamasını geliştirdi. Fransız fizikçi Fresnel, Huygens ilkesini fiziksel bir anlamla tamamlama görevini üstlendi, çünkü orijinal teori yalnızca matematiksel nokta görüş. Böylece, geometrik anlamı Fresnel'in çalışmalarının yardımıyla optikler değişti.
Değişiklikler temelde şöyle görünüyordu- Fresnel fiziksel yöntemlerle ikincil dalgaların gözlem noktalarına müdahale ettiğini kanıtladı. Işık, ikincil elemanların kuvvetinin girişimle çarpıldığı uzayın her yerinde görülebilir: böylece bir kararma fark edilirse, dalgaların etkileşime girdiği ve birbirinin etkisi altında iptal edildiği varsayılabilir. İkincil dalgalar benzer tür, durum ve faza sahip bir alana düşerse güçlü bir ışık patlaması fark edilir.
Böylece neden geriye doğru bir dalganın olmadığı da netleşiyor. Böylece, ikincil dalga uzaya geri döndüğünde doğrudan dalga ile etkileşime girer ve karşılıklı iptal yoluyla uzayın sakin olduğu ortaya çıkar.
Fresnel bölgesi yöntemi
Huygens-Fresnel prensibi net bir fikir veriyor ışığın olası yayılımı hakkında. Yukarıda açıklanan yöntemlerin uygulanması, genlik bulma problemlerini çözmek için yeni ve yenilikçi yolların kullanılmasına olanak tanıyan Fresnel bölgesi yöntemi olarak bilinmeye başlandı. Böylece entegrasyonu bilim camiasında çok olumlu karşılanan toplamayla değiştirdi.
Huygens-Fresnel prensibi, bazı önemli fiziksel elemanların nasıl çalıştığına (örneğin ışık kırınımının nasıl çalıştığına) ilişkin sorulara net yanıtlar verir. Sorun çözümü ancak sayesinde mümkün oldu Detaylı Açıklama bu fenomenin eseri.
Fresnel tarafından sunulan hesaplamalar ve bölge yöntemi başlı başına zor bir iştir, ancak bilim adamı tarafından türetilen formül bu süreci biraz daha kolaylaştırarak, bölgelerin bulunmasını mümkün kılar. Kesin değer genlikler. Erken prensip Huygens bunu yapabilecek durumda değildi.
Bölgede daha sonra bir salınım noktası olarak hizmet edebilecek bir salınım noktasının tespit edilmesi gereklidir. önemli unsur formülde. Alan bir küre şeklinde sunulacaktır, böylece bölge yöntemini kullanarak, her bölgenin kenarlarından olan mesafeleri doğru bir şekilde belirlemenize olanak tanıyan halka bölümlerine bölünebilir. Bu bölgelerden geçen noktalar farklı titreşimlere sahiptir ve buna bağlı olarak genlik farkı ortaya çıkar. Genlikte monoton bir azalma olması durumunda, çeşitli formüller sunulabilir:
- Bir res = A 1 – A 2 + A 3 – A 4 +…
- A 1 > A 2 > A 3 > A m >…> A ∞
Şunu unutmamak gerekir ki oldukça çok sayıda diğerleri fiziksel unsurlar aranması ve dikkate alınması gereken bu tür bir sorunun çözümünü etkileyebilir.
Huygens-Fresnel prensibini formüle edin. 1. Bir kaynaktan yayılan dalga cephesinin tüm ikincil kaynakları birbiriyle tutarlıdır; 2. İkincil kaynaklar için süperpozisyon ilkesi geçerlidir; 3. Dalga yüzeyinin eşit alanları, S 0 kaynağı tarafından uyarılan ışık salınımlarının genliğini hesaplarken eşit yoğunluklar yayar. keyfi nokta M, kaynak S 0, eşdeğer bir ikincil kaynak sistemi ile değiştirilebilir - herhangi bir kapalı yardımcı yüzey S'nin küçük bölümleri dS, S 0 kaynağını kaplayacak ve söz konusu M noktasını kapsamayacak şekilde çizilmiştir
ikincil kaynaklar birbirleriyle tutarlı S 0'dır, bu nedenle onlar tarafından uyarılan ikincil dalgalar üst üste bindirildiğinde girişim yapar
M noktasında ikincil bir kaynak tarafından uyarılan salınımların genliği dA, yüzey dalgası S'nin karşılık gelen bölümünün dS alanının, r'den M noktasına kadar olan uzaklığa oranıyla orantılıdır ve dış normal ile dış normal arasındaki açıya bağlıdır. dalga yüzeyi ve dS elemanından M noktasına olan yön.
S yüzeyinin bir kısmı opak ekranlar tarafından işgal edilmişse, ilgili ikincil kaynaklar yaymaz ve geri kalanı ekranların yokluğunda olduğu gibi yayar.
Huygens-Fresnel ilkesi. Özü şu şekildedir: her özel görev için, dalga cephesi belirli bir şekilde bağımsız özdeş dalga kaynakları olarak kabul edilen bölümlere (Fresnel bölgeleri) bölünmelidir; Gözlem noktasındaki dalganın genliği (ve yoğunluğu), bireysel bölgeler tarafından oluşturulduğu varsayılan dalgalardan kaynaklanan girişimin sonucu olarak belirlenir.
Huygens ilkesini kullanarak ışığın geometrik gölge bölgesine girişini açıklayın. Dalga cephesi bölümünün delik tarafından izole edilen her noktası, deliğin kenarları etrafında bükülen ikincil dalgaların kaynağı olarak hizmet eder. Dalga cephesi bölümünün delik tarafından vurgulanan her noktası, deliğin kenarları etrafında bükülen ikincil dalgaların kaynağı olarak hizmet eder. delik.
Kırınım nedir? Işık dalgalarının deliklerden ve ekranların kenarlarından geçerken düz çizgi yayılımından sapması olgusuna kırınım (ışığın yaklaşan engellerin etrafında bükülmesi) adı verilir. Işık dalgalarının deliklerden ve ekranların kenarlarına yakın bir yerden geçerken doğrusal yayılmadan sapması olgusuna kırınım denir (ışığın yaklaşmakta olan engellerin etrafında bükülmesi), keskin homojensizliklere sahip bir ortamda ışığın yayılması sırasında gözlemlenen bir dizi olay. dalga boyuyla karşılaştırılabilir olan ve geometrik optik yasalarından sapmalarla ilişkili olan
Fresnel kırınımı ve Fraunhofer kırınımını tanımlar. Eğer kırınım deseni kırınıma neden olan nesneden sonlu bir mesafede gözlemleniyorsa ve dalga cephesinin eğriliği dikkate alınmalıdır, o zaman şöyle konuşuruz: Fresnel kırınımı. Fresnel kırınımı ile ekranda bir engelin kırınım görüntüsü gözlemlenir;
dalga cepheleri düzse (ışınlar paralelse) ve kırınım deseni sonsuz büyük bir mesafede gözlemleniyorsa (bunun için mercekler kullanılır), o zaman Hakkında konuşuyoruzÖ Fraunhofer kırınımı.
Fresnel bölgesi yöntemi nedir? S dalga yüzeyinin bölgelere bölünmesi, birinci (merkez) bölgenin sınırları, S yüzeyinin M noktasından l+λ\2 uzaklıkta bulunan noktalarıdır. Kürenin noktaları belirli bir mesafede bulunur. M noktasından l+2λ\2, l+3λ\2, Fresnel bölgelerinin görüntüsü. Bu salınımlar üst üste geldiğinde karşılıklı olarak birbirlerini zayıflatırlar A=A 1 -A 2 +A 3 -A 4 …+A i Zon sayısının artmasıyla t.M yönünde bölgenin radyasyon şiddetinin azalması yani A i azalması A 1 > A i >A 3 …>A i
Fresnel bölgesi yönteminde neden komşu bölgelere olan mesafeler /2 oranında farklılık gösterecek şekilde seçiliyorlar? /2 vuruş farkıdır. İki komşu bölge arasında P noktasında uyarılan salınımlar zıt fazdadır
Bir m = (A m-1 + Bir m+1)/2; bir=Bir 1/2
Kırınım ızgarası nedir? Kırınım ızgarası - optik alet Işığın kırınımı ilkesine göre çalışan bir dizi çok sayıda belirli bir yüzeye uygulanan düzenli aralıklı vuruşlar (yuvalar, çıkıntılar). Bu fenomenin ilk tanımını kuş tüylerini kafes olarak kullanan James Gregory yaptı.
Kırınım ızgarasının periyodu nedir? Izgara üzerindeki çizgilerin tekrarlandığı mesafeye kırınım ızgarasının periyodu denir. D harfiyle gösterilir. Vuruş sayısı biliniyorsa ( N), 1 mm ızgara başına ızgara süresi aşağıdaki formül kullanılarak bulunur: 0,001 / N
Işık neden kırınım ızgarasından geçer? doğal ışık bir spektruma ayrışıyor mu? Ana maksimumun konumu λ dalga boyuna bağlıdır, bu nedenle ızgaradan geçerken Beyaz ışık merkezi olan (m=0) dışındaki tüm maksimumlar bir spektruma ayrıştırılacaktır; bu spektrumun mor bölgesi kırınım modelinin merkezine, kırmızı bölgesi ise dışarıya doğru bakacaktır.
Kırınım ızgarasının çözünürlüğü nedir? Izgaranın çözünürlüğünün R = mN'ye eşit olduğu ortaya çıkıyor. Dolayısıyla ızgaranın çözünürlüğü spektrumun m mertebesine ve toplam sayısı Izgaranın çalışma kısmının N vuruşu, yani. incelenen radyasyonun içinden geçtiği ve ortaya çıkan kırınım modelinin bağlı olduğu kısım. Yönteme izin ver / kırınım ızgarası Izgaranın, belirli bir spektrumda birbirine yakın iki dalga boyu 1 ve 2 için aydınlatma maksimumlarını ayırma yeteneğini karakterize eder. Burada 2 – 1 . Eğer /kN ise, 1 ve 2 için aydınlatma maksimumları k'inci derece spektrumunda çözümlenmez.
