Полная версия

Главная arrow Математика, химия, физика

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>

Условия наблюдения дифракции

Дифракция проявляется при распространении волн в средах с резкими неоднородностями. Коснемся вопроса о том, при выполнении каких условий можно наблюдать дифракционные явления, а когда можно говорить о выполнении законов геометрической оптики. При рассмотрении этого вопроса следует учитывать соотношение между размерами препятствия или отверстия и размерами зон Френеля. Дифракционные явления проявляются в том случае, когда линейные размеры препятствия или отверстия одного порядка по величине, что и линейные размеры зон Френеля. Если размер препятствия намного больше, чем размеры зон Френеля, то дифракция практически незаметна, и вполне можно ограничиться приближением геометрической оптики.

Размеры зон Френеля определяются тремя параметрами: длиной волны Я, расстоянием от источника до неоднородности (отверстия, преграды) а, и расстояния от неоднородности до точки наблюдения а2. Следовательно, условия наблюдения дифракции зависят от всех трех параметров. Радиус первой зоны Френеля определяются формулой

Для того чтобы определить, возможно ли наблюдение дифракции, будем сравнивать размеры неоднородности d с радиусом первой зоны Френеля. Обозначим

I т

Тогда R1=у[рЯ. Назовем величину р = —-- параметром дифракции.

d

Физический смысл параметра дифракции состоит в том, что он показывает, во сколько раз линейные размеры первой зоны Френеля больше размера неоднородности.

, уГрЛ

Если параметр дифракции мал, р = —-« 1, то этом случае будем

d

считать размер неоднородности (щели, преграды) большим. В этом случае при наблюдении дифракционные явления практически незаметны и можно считать, что применимы законы геометрической оптики. Это условие практически всегда реализуется при малой длине волны, Я —> 0.

Если величина параметра дифракции сравнима с единицей,

л/Д ,

р = —-~ I, то волновые свойства излучения должны играть главную

d

роль в описании оптических явлений. Это самые благоприятные условия для наблюдения дифракции.

Интересно, что при условии р » 1, когда размеры неоднородности очень малы, учитывать волновые свойства тоже нет необходимости. Волна как бы «не замечает» столь малых препятствий. Это возможно при достаточно большой длине волны излучения. При малых расстояниях реализуются условия для применения законов геометрической оптики, а при увеличении расстояний следует учитывать волновые свойства. Для волн оптического диапазона на практике выполнить такое условие непросто, но при рассмотрении дифракции волн с гораздо большей длиной, например, радиоволн, это следует учитывать.

Выводы

1. Наблюдение дифракции возможно, когда выполняется условие

где d - размеры неоднородности среды (преграды или отверстия); Я - длина волны излучения; а | — расстояние от источника до неоднородности и — расстояние от неоднородности до точки наблюдения.

Контрольные вопросы

  • 1. При каком соотношении между размерами зон Френеля и размерами преграды или отверстия можно наблюдать дифракцию?
  • 2. При каком соотношении между размерами зон Френеля и размерами преграды следует пользоваться законами геометрической оптики?
  • 3. Что такое параметр дифракции и в чем состоит его физический смысл?
  • 4. Как с помощью параметра дифракции определить, возможно или невозможно в данных условиях наблюдение дифракции?
 
<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>