Дифракция от круглого отверстия

Поставим на пути сферической световой волны непрозрачный экран с круглым отверстием радиуса . Экран расположен так, что перпендикуляр, опущенный из S на непрозрачный экран, попадает точно в центр отверстия

Таким образом, когда отверстие открывает нечетное число зон Френеля, то амплитуда (интенсивность) в точке М будет больше, чем при свободном распространении волны; если четное, то амплитуда (интенсивность) будет равна нулю, как показано на рис

Дифракция от диска

Сферическая волна, распространяющаяся от точечного источника S, встречает на своем пути диск

Амплитуда световых колебаний в точке M равна половине амплитуды, обусловленной первой открытой зоной. Если размер диска невелик (охватывает небольшое число зон), то действие первой зоны немногим отличается от действия центральной зоны волнового фронта. Таким образом, освещенность в точке M будет такой же, как и в отсутствие экрана. Вследствие симметрии центральная светлая точка будет окружена кольцами света и тени (вне границ геометрической тени)

12.Дифракция на краю полу бесконечного экрана. Зоны Шустера и спираль Корню .Дифракция на щели по спирали Корню

Дифракция на краю полу бесконечного экрана

Пусть плоская волна падает нормально на полу бесконечный экран. Вследствие дифракции на экране вместо резкой границы света и тени будет дифракционная картина.

При рассмотрении дифракции на прямоугольной щели, разбиение волнового фронта на кольцевые зоны нецелесообразно. Лучше разбивать волновой фронт на полосатые зоны, называемые зонами Шустера

13.Приближение Френеля и приближение Фраунгофера. Дифракция Фраунгофера на щели, на прямоугольном и круглом отверстиях.

Дифракция Френеля — дифракционная картина, которая наблюдается на небольшом расстоянии от препятствия, по условиям, когда основной вклад в интерференционную картину дают границы экрана.

Дифракционная картина для дифракции Френеля зависит от расстояния между экранами и от расположения источников света. Её можно рассчитать, считая, что каждая точка на границе апертуры излучает сферическую волну по принципу Гюйгенса. В точках наблюдения на втором экране волны или усиливают друг друга, или гасятся в зависимости от разности хода.

Дифракция Фраунгофера — случай дифракции, при котором дифракционная картина наблюдается на значительном расстоянии от отверстия или преграды. Расстояние должно быть таким, чтобы можно было пренебречь в выражении для разности фаз членами порядка  , что сильно упрощает теоретическое рассмотрение явления. Здесь   — расстояние от отверстия или преграды до плоскости наблюдения,   — длина волны излучения, а   — радиальная координата рассматриваемой точки в плоскости наблюдения в полярной системе координат. Иными словами, дифракция Фраунгофера наблюдается тогда, когда число зон Френеля  , при этом приходящие в точку волны являются практически плоскими. При наблюдении данного вида дифракции изображение объекта не искажается и меняет только размер и положение в пространстве. В противоположность этому, при дифракции Френеляизображение меняет также свою форму и существенно искажается.

Дифракция Френеля:

Дифракция Фраунгофера:

14.Амплитудные и фазовые дифракционные решетки. Дифракция и спектральный анализ. Спектроскопия с пространственным разложением спектров. Основные характеристики дифракционных решёток: угловая и линейная дисперсия, разрешающая способность, область дисперсии.

ДИФРАКЦИОННАЯ РЕШЁТКА - оптический элемент, представляющий собой совокупность большого числа регулярно расположенных штрихов (канавок, щелей, выступов), нанесённых тем или иным способом на плоскую или вогнутую оптическу поверхность. Д. р. используется в спектральных приборах в качестве диспергирующей системы для пространственного разложения электромагнитного излучения в спектр. Фронт световой волны, падающей на Д. р., разбивается её штрихами на отдельные когерентные пучки, которые, претерпев дифракцию на штрихах, интерферируют, образуя результирующее пространственное распределение интенсивности света - спектр излучения.

Дифракционная решетка (периодическая структура) – важнейший спектральный прибор, предназначенный для разложения света в спектре и измерения длин волн.

Не обязательно, чтобы при прохождении света через решетку менялась только амплитуда волны. Существенно, чтобы на выходе решетки менялось волновое поле в целом. Поэтому различают два крайних идеализированных случая:

1. Решетка вносит периодические изменения в амплитуду волны  , не влияя на ее фазу. Решетку в этом случае называют амплитудной.

2. Решетка вносит периодические изменения в фазу волны, но не влияет на ее амплитуду. Такую решетку называют фазовой.

Дифракция - это явление, присущее волновым процессам для любого рода волн. Дифракционные эффекты зависят от соотношения между длиной волны и характерным размером неоднородностей среды либо неоднородностей структуры самой волны. Наиболее сильно они проявляются при размерах неоднородностей сравнимых с длиной волны. При размерах неоднородностей существенно превышающих длину волны (на 3-4 порядка и более) , явлением дифракции, как правило, можно пренебречь.

Спектральный анализ — совокупность методов качественного и количественного определения состава объекта, основанная на изучении спектров взаимодействия материи с излучением, включая спектры электромагнитного излучения, акустических волн, распределения по массам и энергиям элементарных частиц и др.

В зависимости от целей анализа и типов спектров выделяют несколько методов спектрального анализа. Атомный и молекулярный спектральные анализы позволяют определять элементарный и молекулярный состав вещества, соответственно. В эмиссионном и абсорбционном методах состав определяется по спектрам испускания и поглощения.

СПЕКТРОСКОПИЯ, раздел физики, посвященный изучению спектров электромагнитного излучения. Различают радиоспектроскопию, спектроскопию инфракрасного, видимого и ультрафиолетового излучений, гамма-спектроскопию, спектроскопию атомов, молекул, кристаллов, лазерную спектроскопию фурье-спектроскопию и т.д.

Основные характеристики дифракционных решёток: угловая и линейная дисперсия, разрешающая способность, область дисперсии

Свободную область дисперсии определяет максимальную ширину   спектрального интервала исследуемого излучения, при которой спектры соседних порядков еще не перекрываются. Длинноволновый конец спектра m-того порядка совпадает с коротковолновым концом спектра (m+1) порядка при выполнении условия m(  + ) = (m+1) , откуда:   =  /m.