§ 2. Дифракция Френеля.

Радиусами кратными из точки Р разобьем сферическую поверхность волнового фронта на кольцевые участки ( зоны Френеля ).Соседние зоны будут создавать колебания в точке Р в противоходе. Площади зон равны, а амплитуды от каждой из зон убывают по линейному закону.

Тогда освещенность в точке Р : E_p=E₁+E₂+E₃+...+E_n. Действия соседних зон взаимно ослабляются так, что остается только E_p=E₁/2. Создается впечатление, что свет распространяется как бы в узком канале с диаметром первой зоны Френеля. Это объясняет прямолинейность распространения света. Если закрыть экраном с отверстием часть зон, то при четном кол-ве открытых зон в точке Р наблюдается темное пятно. Если открыта только первая зона, то Е_р=Е₁,если в отверстие вмещается нечетное число зон, то в точке Р наблюдается светлое пятно.

Такое отклонение распространения света от законов геометрической оптики, обусловленное волновой природой света, называется дифракцией. Можно закрывать центральные зоны – это дифракция на круглом экране.

§ 3. Критерий Релея. Разрешающая способность оптических приборов.

Изображение в любом оптическом приборе образуется из световой волны, прошедшей через систему отверстий объектива, т.е. волновой фронт каждой точки объекта частично закрыт, поэтому каждая точка объекта дает дифракционную картину на экране или сетчатке глаза наблюдателя. Таким образом каждая точка изображена на экране в виде дифракционных колец.

Критерий Релея:

Изображение двух точек разрешимо, т.е. раздельно для восприятия, если центральный максимум одного из них совпадает с первым минимумом другого, разрешающая способность прибора ; наименьшее угловое расстояние между точкам, когда они еще различимы. Можно показать, что используя соотношение для дифракции, для телескопа : , где D – диаметр объектива. Для микроскопа : .

Пути увеличения разрешения:

1. Для телескопа : увеличить диаметр объектива, вести наблюдение в коротковолновой части спектра.

2. Для микроскопа : уменьшать длину волны освещения, погрузить объектив и предмет в среду с большим коэффициентом преломления.

3. Использовать излучение более коротких длин волн не электромагнитной природы ( поток электронов ) , при энергии 100эВ, но могут фокусироваться.

§ 4. Дифракция на пространственной решетке. Формула Вульфа - Бреггов.

Дифракцию можно наблюдать, когда размеры препятствия . Кристаллы твердого вещества являются периодической структурой с расстояниями между плоскостями решетки м. Такого же периода длина волны рентгеновского излучения м, поэтому на такой периодической структуре можно наблюдать дифракцию рентгеновских лучей.

-- формула Вульфа- Бреггов.

Используется в рентгеноструитурном анализе, в рентгеноскопии.

§ 5. Голография.

Чтобы получить изображение нужно осветить фотопластинку опорным пучком световых волн и сюда же подать световой пучок, отраженный от объекта, когерентный с опорным пучком. На поверхности фотопластинки образуются интерференционная картина, максимум запечатываются фоточувствительным слоем. При освещении фотопластинки с запечатленной интерференционной картиной, мы видим дифракцию на периодической структуре темных и светлых участков фото слоя, т.е. мнимое изображение объекта.