ДИФРАКЦИЯ СВЕТА
ПРИНЦИП ГЮЙГЕНСА-ФРЕНЕЛЯ
Дифракция - огибание волной препятствия, т. е. отклонение света от прямолинейного распространения при прохождении им через препятствия. Благодаря дифракции волны попадают в область геометрической тени, проникают через небольшие отверстия и т. д. Если на пути параллельного пучка света поставить круглое препятствие (диск, шарик или круглое отверстие), то на экране, расположенном достаточно далеко от препятствия, появится дифракционная картина в виде чередующихся темных и светлых колец. Если на пути параллельного пучка света поставить прямолинейное препятствие (щель, нить, край плоскости), то на экране появится дифракционная картина в виде чередующихся темных и светлых полос.
Дифракцию можно объяснить с помощью принципа Гюйгенса: каждая точка, до которой доходит волна, является источником вторичных волн, а их огибающая определяет положение волнового фронта в следующий момент времени.
Волновой фронт - геометрическое место точек, до которого дошла волна в данный момент времени. Волновая поверхность - геометрическое место точек, колеблющихся в одной фазе. В некоторый момент времени волновой фронт всегда один, а волновых поверхностей бесконечное количество. Если волновая поверхность - это плоскость, то мы имеем дело с плоской волной, если волновая поверхность - сфера, то мы имеем дело со сферической волной.
Рассмотрим плоскую волну, падающую нормально на непрозрачное отверстие в экране (рис. 3.1).
Рис. 3.1
Каждая точка в плоскости отверстия становится источником вторичных сферических волн (показаны точками), а их огибающая - волновая поверхность в следующий момент времени (показана двойной сплошной линией). Из рисунка видно, что волна заходит в область тени.
Принцип Гюйгенса указывает лишь направление распространения волны, однако он ничего не говорит об ее интенсивности. Кроме того, принцип Гюйгенса никак не объясняет прямолинейное распространение света. В начале XIX века Френель дополнил принцип Гюйгенса идеей об интерференции вторичных волн. Принцип Гюйгенса-Френеля формулируется так: световая волна, возбуждаемая каким-либо источником, может быть представлена как результат интерференции когерентных вторичных волн. Учитывая амплитуды и фазы вторичных волн, можно найти интенсивность света в любой точке пространства.
