17651

Дифракція на краю екрана. Спіраль Корню

Доклад

Физика

Дифракція на краю екрана. Спіраль Корню. В деяких задачах краще розбивати хвильовий фронт на смугові зони – зони Шустера. Припустимо хвильовий фронт плоский. Площина хвильового фронту AB перпенд. до площини. Проведемо коаксіальні циліндричні поверхні вісь яких – точка P...

Украинкский

2013-07-05

98.87 KB

2 чел.

Дифракція на краю екрана. Спіраль Корню.

В деяких задачах, краще розбивати хвильовий фронт на смугові зони – зони Шустера. Припустимо хвильовий фронт плоский. Площина хвильового фронту AB перпенд. до площини. Проведемо коаксіальні циліндричні поверхні, вісь яких – точка P, а радіуси b, b+λ/2, b+2*(λ/2). Тоді фронт розіб’ється на смуги. Центральна зона – це дві зони: одна розташована зправа, а інша – зліва від точки О. Тоді r2n=b2+x2n, r2n-1=b2+x2n-1,тому r2n - r2n-1 = x2n - x2n-1. Приблизно r2n - r2n-1 = (rn + rn-1)( rn - rn-1) = 2b(λ/2)=. Очевидно це рекурсія, тобто x2n - x2n-1=bλ, звідси можна знайти  xn. Оскільки  x0=0, то .  Ширини зон Шустера . Вони зменшуються, і коли вони прямують до λ/2. Кожну зону розіб’ємо на вузькі смужки і будемо зображати коливання в точці Р, яке вносить окрема площина, вектором на векторній діаграмі. Перейдемо до ліміту, спрямувавши до 0 ширину кожної смужки. В результаті отримаємо плавну криву, яка наз. спіраллю Корню.

Верхня гілка – дія правої половини, нижня - лівої. Відмінність кожної з гілок пояснюється більш швидким зменшенням зон Шустера ніж Френеля. Коливання першої правої зони - вектор ОА другої правої А2, двома правими зонами разом - О2 (ітд) коливання всього фронту -, що з'єднує фокуси спіралі Корню. При знаходженні спіралі Корню треба пам'ятати, що ми маємо справу з обмеженими хвильовими фронтами. Причому помітна інтенсивність помітна тільки при малих кутах дифракції. Приймемо хвильовий фронт за площину ХУ, а початок координат розмістимо в точці О. Тоді  , отже  Члени вищих ступенів відкинемо, оскільки ці максимуми і мінімуми слідують занадто близько один до одного, врешті-решт вони просто розмиваються і утворюють загальний фон. Тоді поле в точці Р представляється інтегралом .     Інтегруємо по всій відкритої поверхні хвильового фронту. Припустимо що в напрямку Y воно тягнеться нескінченно, тоді інтегрування у буде від - ∞ до + ∞, в результаті з'явиться кінцевий множник. Інтегрування по х проведемо від 0, вважаючи верхню межу х змінним. Замість х введемо нову змінну . Тоді (1), і (2).

 При побудові спіралі користуються виразом 1, який представляє спіраль в комплексній формі. 

В прямокутній системі координат спіраль Корню має вигляд ds , Y(s)ds 

  Рівняння спіралі (3) , де - кут між дотичною до спіралі і віссю х. Із (3) отримуємо формулу для кривизни спіралі . При наближенні до фокусів . При роботі зі спіраллю необхідно знати параметр s. Його легко знайти знаючи на екрані відстань х точки спостерігача від центру картини О. Обчисливши ширину зони Шустера , знаходимо далі . Як приклад розглянемо дифракційну картину на краю екрану. Де б не знаходилася точка Р, для неї завжди буде відкритий правий край хвильового фронту. На векторній діаграмі коливання представиться вектором , кінцева точка якого завжди знаходиться у верхньому фокусі, а початкова лежить на спіралі Корню. Якщо зберігаючи незмінним положення кінцевої точки F, переміщати току М вздовж спіралі, проходячи положення М1, М2, М3 ... то таким шляхом можна отримати розподіл амплітуд і інтенсивностей коливань по всьому екрану. Позначимо через і амплітуду та інтенсивність хвилі, коли відкритий весь хвильовий фронт. Коли точка Р знаходиться на межі геометричної тіні, то коливання представляється вектором . Йому відповідає амплітуда  і інтенсивність . Йому відповідає амплітуда і інтенсивність. При переміщенні точки Р у освітлену область екрану, зображуюча точка Мn почне переміщуватися по нижній гілки спіралі Корню, а амплітуда коливань буде послідовно проходити через максимуми і мінімуми. Максимальна амплітуда як видно, з діаграми складає , а інтенсивність . Мінімальні значення їх відповідно , а інтенсивність . При подальшому просуванні в освітлену область інтенсивність асимптотично наближається до . При зануренні точки Р в область геометричної тіні зображуюча точка Мn переміщається по верхній гілки спіралі Корню. При цьому в міру занурення у вказану область інтенсивність монотонно зменшується і асимптотично прямує до нуля, це можна побачити із графіка розподілу. Тобто немає чіткої межі між світлом і тінню: в області геометричної тіні інтенсивність зменшується неперервно і монотонно, а освітлена область розщеплюється в дифракційні смуги. 


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

57748. Разнообразие моллюсков 56.5 KB
  Цели урока: сегодня на уроке мы с вами: установим взаимосвязь особенностей строения и способа жизни моллюсков; выясним в чем проявляется приспособленность разных классов моллюсков к условиям обитания; сравним организацию разных классов моллюсков...
57749. Загальна характеристика молюсків. Клас Черевоногі молюски 59 KB
  Мета: почати формувати знання учнів про тип Молюски; дати загальну характеристику представникам; розкрити особливості зовнішньої і внутрішньої будови тіла молюсків на прикладі Черевоногих...
57750. Якими є моральні норми українського народу? 54 KB
  Основні поняття: моральні норми Батьківщина патріот рідна мова працелюбність. Найважливіші моральні цінності українського народу. Найважливіші моральні цінності українського народу.
57751. Як виникають і зберігаються моральні цінності суспільства 66 KB
  Очікувані результати: Після уроку учні зможуть: Витлумачувати поняття «загальнолюдські цінності»; Пояснювати як виникла мораль; Характеризувати поняття «любов», «милосердя», «добро», «правда» тощо як загальнолюдські цінності...
57752. Неспокій хвиль морських. Симфонічні акварелі. Марина 43.5 KB
  Мета: закріпити знання про програмну музику, формувати уявлення про симфонічну картину та ескіз як про жанри симфонічної музики, знайомити з творчим портретом К. Дебюссі та І. Айвазовського; підвести дітей до висновку, що кожен митець використовує свої засоби виразності для власного відтворення морської стихії...
57753. Мозок. Векторна графіка, багатошарові зображення, керуванням розміщенням об’єктів за шарами 1.62 MB
  Яку функцію виконує головний мозок в організмі ссавців Які відділи має головний мозок ссавців До якої частини нервової системи належить головний мозок Що таке біла речовина Що таке сіра речовина Таким чином головний мозок - важлива частина людського організму.
57754. Выпаривательная установка 2.09 MB
  Приведено обоснование технологической схемы производства электролитических щелоков, предложена новизна к конструкции выпарного аппарата. Приведены теоретические основы процесса выпаривания, выполнены технологические расчеты производства...
57755. Види мутацій. Мутагени 304 KB
  Мета: освітня: розширити знання учнів про мутації та їх види ознайомити з основними мутагенними факторами та їх впливом на живі організми. Актуалізація опорних знань і мотивація навчальної діяльності учнів...
57756. Населення світу. Природний і механічний рух населення 368.5 KB
  Мета: сформувати у учнів систему знань про чисельність, розміщення та склад населення планети; уявлення про відтворення населення, його типах, демографічних процесах в сучасному світі...