55881

Дифракция световых волн

Лекция

Педагогика и дидактика

Дифракция Френеля на круглом отверстии и диске Для описания дифракции в ближней зоне дифракция Френеля Френель предложил метод зон метод зон Френеля. Размер зон Френеля Пренебрегая величинами второго порядка малости получим...

Русский

2014-03-30

686.5 KB

5 чел.

ЛЕКЦИЯ  № 2

4. Дифракция световых волн.

Ньютон: свет  - поток корпускул.

Гюйгенс, Френель: свет – волна.

преграда: круглое отверстие, диск и др.

Объяснить это явление можно с помощью принципа Гюйгенса-Френеля:

каждая точка пространства, до которой дошел фронт волны в данный момент времени, становится источником вторичных волн, огибающая которых дает фронт волны в новый момент времени; вторичные волны – когерентные и при наложении их друг на друга образуют интерференционную картину.

Явление огибания волнами встречающихся препятствий, соизмеряемых с длиной волны, называется дифракцией волн (для световых волн – дифракцией света, при этом происходит отклонение от законов геометрической оптики).

– дифракция Френеля (в ближайшей волновой зоне)

– дифракция Фраунгóфера (в дальней волновой зоне)

5. Дифракция Френеля на круглом отверстии и диске

Для описания дифракции в ближней зоне (дифракция Френеля) Френель предложил метод зон (метод зон Френеля).

Суть метода заключается в следующем.

Фронт волны разбивается на небольшие участки (зоны Френеля), расстояние от краев которых до точки наблюдения отличается на .


bm = b + m, m = 0, 1, 2, …               (2-1)

Зоны Френеля выполняют роль источников вторичных волн.

Ввиду малости зон Френеля будем считать амплитуду всех волн, идущих от одной зоны, приблизительно одинаковой и обозначим их как .

Так как в точку наблюдения M света от каждой следующей зоны будет приходиться все меньше и меньше, тогда ряд амплитуд будет представлять собой убывающую прогрессию

Колебания от двух соседних зон будут приходить в точку наблюдения M в противофазе и тогда при наложении друг на друга результирующая амплитуда может быть вычислена:

Если преград нет – полностью открытый фронт волны, тогда: , следовательно .

Размер зон Френеля?

Пренебрегая величинами второго порядка малости , получим

           (2-2)

Для оценки   тогда

             

прямолинейность распространения света!

Если на пути светового луча встречается преграда в виде круглого отверстия, в которое попадает m зон  Френеля,  тогда из (2-2) имеем:

           (2-3)

Круглое отверстие

m – четное          m – нечетное

  

min          max

– открытый фронт:  

– круглое отверстие:    в 2 раза

  в 4 раза

Зонная пластинка

     

Круглый диск

пятно Пуассона !

Из формулы (2-3) следует, что, например, для плоского фронта волны, когда а имеем

Тогда, если , то наблюдается дифракция Френеля;

Если , это соответствует геометрической оптике;

Если , это соответствует дифракции Фраунгофера.

6. Дифракция Фраунгофера на щели.

Дифракция Фраунгофера – это дифракция в дальней волновой зоне. Для объяснения этого вида дифракции используют метод векторных диаграмм.

Часть фронта волны, попадающую в отверстие щели, разбивают на очень маленькие участки, которые выполняют роль вторых источников. Амплитуды колебаний от этих участков , а разность фаз между соседним участком , тогда


m  угол дифракции – угол, на который отклоняются лучи, прошедшие через щель.

Оптическая разность хода лучей.

= аsinm

Если ∆φ = 0, тогда – это главный (центральный) max.

Если ∆φ = 2π·m, m = 1, 2, 3,…, тогда А = 0, что соответствует условию min, тогда

        (2-4)

– это условие дифракционного min на щели.

Если , А = , что соответствует условию max, тогда

  (2-5)

– это условие дифракционного max на щели.

Распределение интенсивности на экране при дифракции монохроматического света на щели.

При падении на щель белого света на экране будет наблюдаться дифракционные спектры.

7. Дифракция Фраунгофера на дифракционной решетке.

Дифракционной решеткой называется совокупность большого числа одинаковых, отстоящих друг от друга на одно и то же расстояние щелей. Расстояние d между серединами соседних щелей называется периодом (постоянной) дифракционной решетки

 – число штрихов на единице длины

= dsinm  оптическая разность хода лучей от соседних щелей.

m  угол дифракции.

 

При освещении монохроматическим светом на экране будет наблюдаться дифракционная картина в виде чередующихся светлых и темных полос.

Условие главных max на экране при дифракции на дифракционной решетке

(2-6)

               (2-7)

Из (2-6) следует, что  при .

Количество max на экране N = 2mmax + 1

При освещении белым светом на экране будут наблюдаться дифракционные спектры:  

дифракционный спектр.

8. Дифракция рентгеновских лучей на кристаллах.

Прозрачные кристаллы представляют собой пространственную дифракционную решетку, у которой период (постоянная) d равна межузельному расстоянию 1010 м.

Тогда для наблюдения дифракции необходимо излучение с длиной волны λ < 1010 м, а это рентгеновский диапазон   1011  1010 м.

Положение max при дифракции монохроматических рентгеновских лучей на кристаллах описывается формулой Вульфа-Брэггов:

2dsin =  m,  m = 0, 1, 2, …          (2-8)

где   угол скольжения лучей (дополнительный до 90 к углу падения).

Практическое использование:

рентгеновская спектроскопия (зная d и измеряя , исследуют спектры излучения);

рентгеноструктурный анализ (зная и измеряя , исследуют структуру кристаллов).

PAGE   \* MERGEFORMAT13


S

Экран

S

Экран

b                         M

bm = b + m EMBED Equation.DSMT4  

b                         M

bm = b + m EMBED Equation.DSMT4  

аR

h

rm

a – h

r0

                     M

r0

                      M

  I

M

M

1

2

3

4

5

M

I

A1

0

A2

A3

A4

A5

A

D

a

m

M

Экран

к

ф

к

ф

белая полоса

ф

к

ф

к

белый

D

d

m

M

Экран

EMBED Equation.DSMT4

EMBED Equation.DSMT4

О

EMBED Equation.DSMT4

к  ф   к  ф          б          ф  к   ф  к

белый


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

79485. Технология бизнес-планирования в социально-культурном проектировании 29.34 KB
  Бизнесплан документ перспективный и составлять его рекомендуется минимум на ряд лет вперед. Основные рекомендации в подготовке бизнесплана это краткость т. бизнесплан должен быть понятен широкому кругу людей а не только специалистам.
79486. Сущность культурной политики: субъекты, направления, механизмы реализации 26.94 KB
  Это совокупность основанных на концептуальном представлении о роли и месте культуры в жизни общества организационно управленческих материально технических финансовых информационных кадровых ресурсов и правового обеспечения. В любой стране государственная культурная политика призвана: обеспечить охрану и учет культурного наследия сохранение и преемственность национальнокультурных традиций защиту национальной культуры и языка в мире расширяющихся международных контактов и усиления межконтинентальных и межрегиональных информационных...
79487. Понятие «игра» и «игровая деятельность». Ведущие признаки игровой деятельности 28.75 KB
  Игра это совокупность каких то норм и правил необходимых реквизитов и аксессуаров которые нужны для организации игровой деятельности. Существуют общие требования к играм выполняемые на определенных этапах их организации и провидения. Добровольная и свободная должна быть игра для играющих.
79488. Основные требования к статусу психолога 26.23 KB
  К статусу психолога представляются такие требования: формирование адекватных ожиданий педколлектива через полное его ознакомление с правами обязанностями основными направлениями и формами работы психолога стратегией психологической службы; диагностическое общение психолога со всеми категориями воспитателей и воспитанников предполагающее эмпатию безоценочное отношение личностное поведение позицию партнерства и опору на положительные личности; сотрудничество и взаимодействие с педагогами в определении общих позиций школьных планов...
79489. Модели деятельности школьного психолога 31.89 KB
  Деятельность психолога организуется по запросу и на основании плана утвержденного администрацией школы. Цели деятельности сопровождение процесса психологического развития учащихся посредвтом создания определенных условий в образовательной среде школы. Задачи: Отслеживание результатов развития учащихся на различных этапах обучения; Создание условий для оказания психологической помощи учащимся; Осуществление психологического анализа внутришкольных образовательных программ технологий с точки зрения их соответствия индивидуальным и...
79490. Психолог - куратор 30.81 KB
  Основной принцип организации работы осуществление комплексного психологопедагогического сопровождения определенной группы учащихся 56 классов. Цели деятельности комплексное психологопедагогическое сопровождение учащихся и ученических коллективов в образовательном процессе. Задачи: Создание условий для реализации психологических возрастных и индивидуальноличностных возможностей учащихся; Оказание комплексной психологопедагогической помощи учащимся испытывающим трудности в обучении и развитии; Повышение психологической...
79491. Взаимодействие психолога с администрацией образовательного учреждения 27.81 KB
  Взаимодействие психолога с администрацией учебного заведения проходит в нескольких направлениях но все они имеют целью оптимизацию учебного процесса создание комфортных условий учебной и трудовой деятельности учащихся. Активное взаимодействие психолога с заместителем по воспитательной работе предполагает психологическое сопровождение тех или иных воспитательных мероприятий работу с детьми группы риска развивающие мероприятия. Взаимодействие с заместителем директора по учебной работе предполагает оказание помощи в составлении наиболее...
79492. Взаимодействие психолога с членами педагогического коллектива 29.39 KB
  Решение проблем эффективного сопровождения школьников осуществляется в процессе таких совместных форм работы как: Психологопедагогический консилиум; Групповые и индивидуальные консультации по итогам консилиума; круглые столы по итогам психологопедагогической работы в определенной параллели; Индивидуальные консультации по единичным запросам. Профессиональное развитие педагогов выработка общего языка и общего смысла работы с детьми осущестляется в рамках такой коллегиальной работы как: Методические семинары с...
79493. Взаимодействие психолога с родителями 32.33 KB
  Работа с родителями строится в направлениях: психологическое просвещение; социальнопсихологическое консультирование по проблемам обучения и личностного развития детей; коррекция детскородительских отношений; специальное обучение родителей тренинг родительской эффективности. Психологопедагогическое консультирование родителей проводимое по запросу родителей или инициативе психолога может выполнять различные функции: Информирование родителей о школьных проблемах ребенка. Психологическая поддержка родителей в случае обнаружения серьезных...