Дифракция Френеля

Рассмотрим схему, изображенную на рисунке 1. Световые лучи испытывают дифракцию на щели S. Дифракционная картина проецируется на экран Э с помощью микроскопа М, сфоку­сированного на некоторую плоскость наблюдения П. Щель S освещается параллельным пучком монохроматического света лазера ЛГ.

Интенсивность света в плоскости наблюдения П проще всего рассчитывать с помощью метода зон Френеля (более подробно см. введение к разделу). В плоскости щели S зоны Френеля представляют собой полоски, параллельные краям щели (рис.2). Световые колебания от двух соседних зон находятся в противофазе. Результи­рующая амплитуда в точке наблюдения определяется суперпозицией колебаний от тех зон Френеля, которые не перекрыты створ­ками щели. Графическое определение результирующей амплитуды, производится с помощью век­торной диаграммы зон Френеля - спирали Корню. Суммарная ширина m зон Френеля z_m определяется соотношением

z_m = (1),

где а - расстояние между препятствием и плоскостью наблюдения, а l- длина волны.

Если ширина d щели S велика по сравнению с размером первой зоны Френеля, т.е. выполнено условие d , то распределение интенсивности света за щелью можно приближенно получить с помощью геометрической оптики. Дифракционная картина в этом случае наблюдается только в узкой области на границах света и тени у краев экрана. При небольших изменениях ширины щели S эти две группы дифракционных полос перемещаются практически независимо друг от друга. Каждую из этих групп называют дифракцией Френеля от края экрана. Распределение интенсивности в группах легко может быть найдено с помощью спирали Корню. При уменьшении ширины щели S обе системы дифракционных полос постепенно сближаются и, наконец, накладываются друг на друга. Распределение интенсивности в плоскости наблюдения в этом случае определяется числом зон Френеля, укладывающихся на полуширине щели. Если это число целое и равно m, то в поле зрения наблюдается m—1 темных полос. Таким образом, по виду дифракционной картины можно оценить число зон Френеля, укладывающихся на полуширине щели S.