Дифракция и интерференция

А теперь давайте поговорим о дифракции и интерференции как об основных виновницах появления в физике понятия электромагнитная волна.

Интерференционная и дифракционная картины удивительным образом схожи между собой. И в том, и в другом случае мы можем наблюдать на экране чередование освещенных и темных участков (полос или колец). Это и неудивительно, что они схожи, ведь в основе образования обоих явлений лежит одно и то же явление – отклонение движущихся фотонов за счет действия притяжения со стороны химических элементов. Но мы немного забежали вперед. А пока давайте приведем научные определения и описания понятий дифракция и интерференция.

Интерференционные и дифракционные картины

«При наложении в пространстве двух (или нескольких) когерентных волн в разных его точках получается усиление или ослабление результирующей волны в зависимости от соотношения между фазами этих волн. Это явление называется интерференцией волн» (Т.И. Трофимова, «Курс физики», Глава 19 «Упругие волны»)

«Дифракцией называется огибание волнами препятствий, встречающихся на их пути, или в более широком смысле – любое отклонение распространения волн вблизи препятствий от законов геометрической оптики. Благодаря дифракции волны могут попадать в область геометрической тени, огибать препятствия, проникать через небольшие щели в экранах и т.д.» (Т.И. Трофимова, «Курс физики», Глава 23 «Дифракция света»). Явление дифракции «обнаружил в середине семнадцатого века итальянец Гримальди…». «Гримальди обладал исключительно острым зрением и смог увидеть то, что ускользало от взгляда других исследователей световых явлений. А именно: нерезкие контуры предметов при их освещении источниками света небольшого размера» (В.И. Рыдник, «Многоцветье спектров»). Гримальди предложил способ увидеть дифракцию для людей с очень острым зрением. Что касается людей с обычным зрением, то им можно предложить дифракционную картину, получаемую: 1) дифракцией Френеля на круглом отверстии; 2) дифракцией Френеля на диске; 3) дифракцией Фраунгофера на одной щели; 4) дифракцией Фраунгофера на дифракционной решетке.

---------------------------------------------------------------------------------

1) «Дифракционная картина на круглом отверстии … будет иметь вид чередующихся темных и светлых колец…, причем интенсивность максимумов убывает с расстоянием от центра картины» (Т.И. Трофимова, «Курс физики», Глава 23 «Дифракция света»). В центре дифракционной картины данного типа может быть темное или светлое кольцо.

Максимумами в дифракционных и интерференционных картинах называют освещенные участки на экране, а минимумами – темные.

---------------------------------------------------------------------------------

2) Дифракционная картина на диске возникает, когда световая волна встречает на своем пути диск. В точке на экране, лежащей на прямой, которая соединяет источник света с центром диска, наблюдается центральный максимум. «Центральный максимум окружен концентрическими с ним темными и светлыми кольцами, а интенсивность максимумов убывает с расстоянием от центра картины» (Т.И. Трофимова, «Курс физики», Глава 23 «Дифракция света»).

---------------------------------------------------------------------------------

3)Дифракция Фраунгофера на одной щели. «При освещении щели белым светом центральный максимум имеет вид белой полоски… Боковые максимумы радужно окрашены». Они обращены «фиолетовым краем к центру дифракционной картины» (Т.И. Трофимова, «Курс физики», Глава 23 «Дифракция света»).

При освещении щели монохроматическим светом освещенные полосы на экране будут, соответственно, окрашены в тот или иной цвет, а радужных полос не будет. «…сужение щели приводит к тому, что центральный максимум расплывается, а его яркость уменьшается (это, естественно, относится и к другим максимумам). Наоборот, чем щель шире…, тем картина ярче, но дифракционные полосы у же, а число самих полос больше». При размерах щели, значительно превышающих длину электромагнитной волны света данного цвета, «в центре получается резкое изображение источника света, т.е. имеет место прямолинейное распространение света» (Т.И. Трофимова, «Курс физики», Глава 23 «Дифракция света»).

---------------------------------------------------------------------------------