Фотометрия, геометрическая и волновая оптика. Лантух Ю.Д - 41 стр.

       Лабораторная работа № 4 Дифракция световых волн

                                Цель работы:
     1 Знакомство с основными закономерностями дифракции света на пре-
пятствиях
     2 Экспериментальное изучение дифракции Френеля и Фраунгофера на
различных объектах

                          1 Теоретическая часть
     1.1 Введение

      Дифракция – это совокупность явлений, наблюдаемых при распростране-
нии волн ( в том числе электромагнитных) в среде. При этом под неоднородно-
стями подразумеваются любого рода неоднородности условий распространения
волн: коэффициента преломления, поглощения и т.п. В простейшем случае не-
однородность является преградой и полностью поглощает падающую на нее
волну; тогда дифракцию, как физическое явление, можно определить как «оги-
бание» волной непрозрачного препятствия. Изучаемые в настоящей работе яв-
ления по большей части как раз и относятся к этому частному случаю, когда
световых волны, создаваемые гелий-неоновым лазером, дифрагируют на непро-
зрачных препятствиях правильной геометрической формы.
      При некоторых условия (см. далее) волны, прошедшие область простран-
ства с неоднородностями и попадая на экран, не образуют на нем точной копии
неоднородностей. Вместо нее на экране наблюдается так называемая дифракци-
онная картина, являющаяся результатом интерференции волн и очень похожая
на интерференционную картину. Но, в отличие от обычной интерференции, ко-
гда волны создаются конечным числом когерентных точечных источников, в
создании дифракционной картины участвуют пространственно когерентные
протяженные источники, например отверстия, щели и т.д. Разумеется, это воз-
можно только тогда, когда радиус когерентности набегающей на область с неод-
нородностями волны больше, чем поперечный размер этой области.
      Существует несколько физически почти эквивалентных подходов, позво-
ляющих качественно и количественно объяснить вид дифракционной картины.
Юнг предполагал, что имеет место т.н. диффузия амплитуды волны вдоль по-
верхности волнового фронта, что может объяснить эффект огибания волной
препятствий. Развитый впоследствии на основе такого представления матема-
тический аппарат сейчас используется для вычисления дифракции радиоволн в
неоднородной среде с конечным поглощением. Когда дело касается прохожде-
ния световых волн через отверстия и щели в непрозрачных экранах или огиба-
ния непрозрачных препятствий, общеупотребительным является подход Френе-
ля, в основу которого положен принцип Гюйгенса – Френеля. Этот подход в ка-
честве базового будет использоваться в данной лабораторной работе.
                                                                         41