Меню

Что такое дифракция света кратко



Что такое дифракция света кратко

Дифракционные явления были хорошо известны ещё во времена Ньютона, но объяснить их на основе господствовавшей в то время корпускулярной теории света оказалось невозможным. Первое качественное объяснение явления дифракции на основе волновых представлений было дано английским ученым Т. Юнгом. Независимо от него французский ученый О. Френель развил количественную теорию дифракционных явлений (1818 г.). В основу теории Френель положил принцип Гюйгенса, дополнив его идеей об интерференции вторичных волн. Подтверждение теории Френеля на опыте явилось одним из основных доказательств волновой природы света. В настоящее время это теория носит название принцип Гюйгенса–Френеля и в ряде практически важных случаев решение дифракционных задач на основе этого принципа даёт достаточно хороший результат.

Литература

Яштолд-Говорко В. А. «Фотосъемка и обработка. Съемка, формулы, термины, рецепты.» Изд. 4-е, сокр. М., «Искусство», 1977.

Ссылки

См. также

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое «Дифракция света» в других словарях:

ДИФРАКЦИЯ СВЕТА — в узком (наиболее употребительном) смысле явление огибания лучами света контура непрозрачных тел и, следовательно, проникновение света в область геом. тени; в широком смысле проявление волновых св в света в условиях, близких к условиям… … Физическая энциклопедия

дифракция света — дифракция Обусловленное волновой природой света явление отклонения от законов распространения света геометрической оптики, возникающее при прохождении света в среде с резкими оптическими неоднородностями. [Сборник рекомендуемых терминов. Выпуск… … Справочник технического переводчика

ДИФРАКЦИЯ СВЕТА — явления уклонения световых лучей, наблюдаемые, наприм., при прохождении их сквозь узкую щель в темную комнату. Если поставить в комнате на некотором расстоянии от отверстая белые ширмы, то на них получаются цветные полосы. Явление это объясняется … Словарь иностранных слов русского языка

Дифракция света — явления, наблюдающиеся при распространении света мимо резких краёв непрозрачных или прозрачных тел, сквозь узкие отверстия. При этом происходит нарушение прямолинейности распространения света, т. е. отклонение от законов геометрической… … Большая советская энциклопедия

дифракция света — šviesos difrakcija statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. light diffraction vok. Lichtbeugung, f rus. дифракция света, f pranc. diffraction de la lumière, f … Fizikos terminų žodynas

Дифракция света — совокупность явлений которые обусловлены волновой природой света и наблюдаются при его распространении в среде с резко выраженными неоднородностями (напр. при прохождении через отверстия, вблизи границ непрозрачных тел и т. д.). В узком смысле… … Астрономический словарь

ДИФРАКЦИЯ СВЕТА НА УЛЬТРАЗВУКЕ — (акустооптическая дифракция). При распространении света в среде, в к рой присутствует УЗ волна, происходит дифракция света. Впервые Д. с. на у. была обнаружена П. Дебаем и Ф. Сирсом (США) и одновременно Р. Люка и П. Бикаром (Франция) в 1932.… … Физическая энциклопедия

дифракция света на ультразвуке — ultragarsinė šviesos difrakcija statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. Debye Sears effect vok. Beugung des Lichtes an Ultraschallwellen, f; Debye Sears Effekt, m rus. дифракция света на ультразвуке, f; эффект Дебая Сирса, m pranc. effet… … Fizikos terminų žodynas

Дифракция — первого и второго порядка как интерференция волн, образованных при падении плоской волны на непрозрачный экран с парой щелей. Стрелками показаны линии, проходящие через линии интерференционных макси … Википедия

Дифракция электронов — Дифракция электронов процесс рассеяния электронов на совокупности частиц вещества, при котором электрон проявляет волновые свойства. Данное явление называется корпускулярно волновым дуализмом, в том смысле, что частица вещества(в данном… … Википедия

Читайте также:  Как называют животное которое иногда называют верблюдом нового света

Источник

Дифракция света

Сущность дифракции света

Видимый свет — это электромагнитное излучение с длиной волны порядка 400–700 нм. Как и любой другой волновой процесс, световая волна способна огибать препятствия, изменяя при этом направление распространения. Это явление называется дифракцией.

Дифракцию механических волн можно видеть на поверхности воды, если на пути волны разместить препятствие с небольшим отверстием. Волны, прошедшие сквозь отверстие, не продолжают распространение узким конусом, а расходятся более широким фронтом. Если отверстие достаточно мало, то волны могут распространяться после него полукругами во все стороны, как если бы отверстие само было источником этих волн.

Рис. 1. Дифракция волн на воде.

Дифракция света происходит точно так же. Однако из-за того, что длина волны света очень невелика, наблюдать дифракцию света достаточно трудно. Впервые это сделал Ф. Гримальди в середине XVII в. Он обратил внимание на то, что если в пучок света помещать тонкие нити, то тень от них будет немного шире, чем следует из законов геометрической оптики. Кроме того, на краях тени граница имела радужные переливы.

Теория дифракции Френеля

Количественная теория дифракции была создана в начале XIX в. О. Френелем.

Рис. 2. О. Френель.

В основу этой теории был положен дополненный принцип Гюйгенса.

Этот принцип был введен Х. Гюйгенсом во второй половине XVII в. и гласит, что каждая точка среды, до которой дошла волна, сама становится источником волны. Огибающая фронтов всех вторичных волн становится общим фронтом волны в следующий момент времени.

Принцип Гюйгенса хорошо объясняет законы геометрической оптики, однако объяснить явление дифракции он не может. Необходимо было объединить этот принцип с идеей интерференции вторичных волн. Именно благодаря интерференции граница тени перестает быть четкой, и на ней появляется картина максимумов и минимумов.

Согласно принципу Гюйгенса-Френеля дифракции света каждая точка волнового фронта является источником вторичных волн, причем все вторичные волны когерентны, а результирующее световое поле определяется интерференцией этих волн.

Для определения амплитуды волны в любой точке источник окружается замкнутой поверхностью, и амплитуда в точке этой поверхности определяется интерференцией волн вторичных источников этой поверхности. Ее величина рассчитывается по специальным формулам.

Вторичные источники распространяют волны во все стороны, однако в результате интерференции все волны гасятся, кроме одной, вектор распространения которой нормален к поверхности, и, если поверхность сферическая, то этот вектор совпадает с радиусом. Таким образом Френель объяснил, почему свет распространяется прямолинейно.

Кроме того, Френель рассмотрел случаи дифракционной картины для препятствий различной формы, а также для дифракционной решетки.

Рис. 3. Дифракционная картина различных препятствий.

На одном из заседаний Французской академии наук оппоненты, оспаривавшие теорию Френеля, обратили внимание, что из этой теории следует абсурдный вывод: если перекрыть луч кружком, то при определенном соотношении размера кружка и расстояния до экрана в центре тени должно быть светлое пятно; если пропустить луч через маленькое отверстие, то при определенном соотношении размера отверстия и расстояния до экрана — в центре должно быть темное пятно. Однако поставленные эксперименты показали, что это так и есть, что серьезно поддержало идеи и теорию Френеля.

Что мы узнали?

Дифракция света — это способность световых волн огибать препятствия с изменением направления распространения. Теория дифракции была разработана О. Френелем на основе принципа Гюйгенса-Френеля, согласно которому точки волнового фронта являются источником вторичных когерентных волн, которые далее интерферируют друг с другом.

Читайте также:  Как ставить скворечник по сторонам света

Источник

Дифракция света

Библиотека бесплатных студенческих работ

Ищи свою тему и скачивай

Что такое дифракция света

Дифракция света — явление, которое проявляет себя как отклонение от законов геометрической оптики при распространении волн. Она представляет собой универсальное волновое явление и характеризуется одними и теми же законами при наблюдении волновых полей разной природы.

Изначально под ней подразумевалось преломление световой волной препятствия. Однако сегодня данное толкование считается частичным. С более подробным изучением передвижения волны света под дифракцией стали подразумеваться разнообразные формы распространения света в неоднородной среде. Это может быть, как огибание препятствия, так и преломление волны из-за него. Кроме того, свет может переходить от точки к точке постепенно. Это образует криволинейный волновой пучок, что связано не с дифракцией, а с геометрической оптикой.

Таким образом, в волновой теории под дифракцией понимается любое отклонение от норм геометрической оптики. Суть процесса заключается в том, что свет при входе в геометрическую тень огибает препятствие.

Где применяется, принцип Гюйгенса – Френеля

Впервые процесс распространения света был подробно представлен в работах Гюйгенса .

Принцип Гюйгенса заключается в следующем: все, что находится по близости распространения света, является причиной появления новых сферических волн. Сформированные волны рассеиваются от встретившейся точки во всех направлениях, как от излучаемого свет центра. В результате этого происходит их наложение друг на друга.

Теория Гюйгенса была дополнена Френелем. Ученый доказал, что полученная от столкновения с препятствием волна является реальной. В комплексе они интерферируют, то есть взаимодействуют друг с другом. От этого становятся сильнее, что позволяет им распространяться не только вперед, но и назад. Во время движения назад происходит контакт с первоисточником. В результате чего начинается угасание всех световых волн.

Получается, что вторичные волны усиливаются при направлении вперед, а в местах ослабления будут заметны темные участки пространства.

В подобных случаях очевидно появление дифракции на отверстии, поскольку волна огибает его края по направлению к области геометрической тени. Это объясняется тем, что отверстие вырезает светящийся диск, соразмерный его диаметру. Дальнейшее световое поле — это процесс взаимодействия волны вторичных источников, полученных на диске отверстия. В результате этого ход лучей искривляется, поскольку искривленная волна рассеивается в разных направлениях, что не совпадает с первоначальным движением.

Качество волны света, возникшей от разных точек, зависит от фазы и угла отклонения лучей. Это приводит к чередованию максимумов и минимумов.

Каждый элемент волнового фронта можно рассматривать как центр вторичного возмущения, порождающего вторичные сферические волны. А результирующее световое поле в каждой точке пространства будет определяться интерференцией этих волн.

Условия для возникновения дифракции

Главным условием для возникновения дифракции является наличие препятствия и первоисточника света.

Длина препятствия не должна быть больше длины волны. В противном случае волна просто рассеется или будет заметна только вблизи. Чтобы можно было заметить постоянную картину дифракции, волны должны быть от разных источников. Этого добиться несложно: достаточно иметь один источник света и несколько препятствий. Когда волна попадает на препятствие, она становится новым световым источником. В результате данного взаимодействия световых волн от разных препятствий можно получить устойчивую дифракционную картину.

Читайте также:  Если при выключенном свете загорается лампочка

Таким образом, для возникновения дифракции длина световой волны должна быть соразмерна длине препятствия. Если размеры препятствия больше длины волны, то образуется тень, поскольку волны за нее не проникают. Если размер препятствия слишком мал, то свет с ним не взаимодействует. Чем меньше отверстие препятствия, тем быстрее световая волна расходится в стороны.

Получается, что дифракционное изображение напрямую связано с геометрическими особенностями препятствия.

Где можно наблюдать в природных условиях

Яркие примеры прохождения света через препятствие можно встретить в природе. Речь идет о случаях, когда облака прикрывают солнце или луну. Солнечный свет не может продолжить прямолинейное движение сквозь призму возникшего препятствия. В результате этого лучи преломляются и образуют дугу вокруг самого светила. Кроме того, в зависимости от структуры облака, свет может рассеиваться сквозь дождевые капли. Картина преломления при этом будет представлена разноцветным сиянием.

Радуга на небе или блики масляного пятна на воде также являются примером преломления световой волной препятствия в природных условиях.

Если смотреть на пылающее пламя сквозь запотевшее окно, то можно заметить, как огонь начинает неестественно двигаться в разных направлениях. При этом он окружается разноцветным ореолом, что тоже объясняется световым преломлением препятствия.

Что такое дифракционная решетка

Сфера отклонения света от прямолинейного направления нашла свое применение в повседневной жизни. Примером тому служит светоотражение на CD или DVD дисках. На первый взгляд отражение напоминает радугу. Но при более подробном изучении становится очевидным, что характеристика данного светоотражения имеет достаточно сложную структуру. На диск наносятся на одинаковом расстоянии друг от друга дорожки. Это создает совокупность щелей. При попадании на них света происходит дифракция. Она становится причиной появления световой радуги.

Дифракционная решетка — это совокупность многочисленных щелей и расстояний между ними.

Изображение на решетке является взаимодействием волн света, которые произошли от всех имеющихся щелей одновременно. В физике этот процесс называется многолучевой интерференцией.

Наиболее сложным образцом световой дифракции считается голограмма на кредитных картах. Это связано с наличием на ней дифракционной решетки более сложного вида. В центре голограммы имеется яркое световое кольцо. При попадании на него света можно получить отражение в виде луны или солнца. Это обусловлено игрой света и тени: при попадании света голограммы на тень от пластика образуется некая световая волна.

Связь дифракции и разрешающей способности оптических приборов

Дифракция света считается ограничителем разрешения для оптических приборов: телескопа, микроскопа. В том числе и для человеческого глаза.

Размер препятствий должен быть намного больше длины волны света. Кроме того, рассматривается преломление световой волны препятствия на круглом отверстии.

В качестве примера возьмем 2 звезды на небе. Звездный свет попадает в глаз через зрачок. Таким образом, на сетчатке глаза обе звезды сформируют 2 картины. Они представлены двумя центральными максимумами. Если свет будет падать под определенным углом, то звезды сольются в одну звезду.

Получается, что разрешение можно увеличить или уменьшить, если изменить диаметр объектива или сократить длину волны.

Принцип увеличения используют в телескопах, что позволяет уменьшению рассматриваемого объекта до удобных для рассматривания размеров. Уменьшение объектива используют в изготовлении микроскопов. Это позволяет увеличить маленький элемент до удобных для рассматривания размеров.

Нужно подобрать материалы для студенческой работы?

Источник

Adblock
detector