1. fejezet
Ha a fény hullám folyamat, valamint az interferencia kell tartani, és diffrakciós fény. Miután diffrakciós - hajlító hullámok akadály élek - velejárója minden hullámmozgás. De tartsa be a diffrakciós fény nem könnyű. Az a tény, hogy a hullámok eltérülnek az egyenes terjedési át érzékelhető szögek csak akadályok, amelynek méretei összehasonlíthatók a hullámhossz, és a hullámhossz a fény nagyon kicsi.
Augustin Fresnel (1788-1827) - francia fizikus. Fresnel megalapítá hullám optika. Hozzáadása az ötlet Huygens elv a beavatkozás a másodlagos hullámok, s kifejlesztett egy kvantitatív elmélete diffrakciós. Alapján ezt az elvet, Fresnel kifejtette jogszabályok geometriai optika, különösen a lineáris jellege a fény terjedési homogén közegben. Készítettek egy közelítő módszer a számítás a diffrakciós mintázat, darazsak
Nova a hullám felület zónákra való felosztás.
Keresztirányú jellegének fényhullámok először bizonyította Fresnel.
Halad egy vékony fénysugár egy kis lyukon látható törvénysértést az egyenes vonalú terjedését a fény. A fényes folt ellen a lyuk nagyobb lesz, mint amilyennek lennie kell számítani egyenes vonalú fény terjedését.
1802-ben, T. Jung, kinyitotta az interferencia fény, a fázis egy klasszikus tapasztalat diffrakciós (ábra. 29). Az átlátszatlan Shearman ő áttört pin két kis nyílások B és C egy kis távolságra egymástól. Ezek a nyílások fedett keskeny fénysugár, amely átment viszont egy kis nyíláson keresztül egy másik képernyőre. Ez az részletezésre nagyon nehéz volt kitalálni abban az időben, úgy döntöttem, hogy megtapasztalják sikert. Zavarja egyetlen koherens hullámok. Alakult összhangban Huygens elvének gömbhullám által gerjesztett lyukak Egy a nyílások B és C koherens oszcillációk. Mivel a diffrakciós a nyílásokon, és a C belőle két fénykúp, amelyek részben átfedik. Ennek eredményeként az interferenciát a fényhullámok megjelent a képernyőn váltakozó világos és sötét csíkokkal. Zárás a nyílások egyike. Jung úgy találta, hogy a interferenciacsíkok eltűnnek. Éppen ez tapasztalat először Jung hullámhosszon mértük, amely megfelel a fénysugarak különböző színű, és nagyon pontos.
diffrakciós vizsgálat csúcspontját a munkálatok O. Fresnel. Phra nel nemcsak részletesebb vizsgálatot különböző eseteit diffrakciós a tapasztalat, hanem beépített ING kvantitatív elmélete diffrakciós, amely lehetővé teszi, elvileg számítani diffrakciós hogy mi történik a kerekítés fény minden akadályt. Ő is volt az első, hogy ismertesse az egyenes vonalú terjedését a fény egy homogén környezet alapján a hullám elmélet.
Fresnel ezeket a sikereket elérni kombinálásával Huygens elv az ötlet interferencia szekunder hullámok. Az ötlet a hullám Fresnel felületén bármikor ez nem csupán a borítékot a másodlagos hullámok, és az eredmény az interferencia (Huygens elv - Fresnel).
Annak érdekében, hogy kiszámítható az amplitúdó a fény hullám a tér bármely pontján, szükséges, hogy a surround fényforrás mentálisan zárt felület. Interferencia hullámok a másodlagos forrásokból felületén helyezkedik el, meghatározza az amplitúdó a ponton a tér.
Ez a fajta számítás lehetővé megérteni, hogy a fény egy pontban kibocsátó gömb alakú hullámok elérik egy tetszőleges pontot a térben B (ábra. 30). Ha figyelembe vesszük a másodlagos források egy gömb alakú hullám felület sugara R. interferencia eredményeként hullámok ilyen másodlagos áramforrások B pontnál ugyanaz, mint ha csak másodlagos források kis gömb alakú szegmens szórja a fényt pont B. A szekunder hullámok által kibocsátott forrásokból elhelyezve nyugalmi felületrészek, kioltják egymást interferencia miatt. Ezért minden úgy történik, mintha a fény utazott csak a vonal mentén SB. t. e. egy egyenes vonal.
Ugyanakkor úgy a Fresnel diffrakció a mennyiségileg különböző akadályokat.
A furcsa eset történt ülésén a Francia Tudományos Akadémia 1818-ban Az egyik tudós, aki részt vett az ülésen rámutatott arra, hogy az elmélet a Fresnel kövesse a tények nyilvánvalóan ellentétes a józan ész. Bizonyos méretű lyukak és bizonyos távolságot a lyuk, hogy a fényforrás és a képernyő közepén a fényfolt kell lennie egy sötét folt. Egy kis átlátszatlan lemez, éppen ellenkezőleg, kell egy fényes folt a közepén az árnyékban. Mi volt a meglepetés a tudósok, amikor fel kísérletek bebizonyították, hogy ez a helyzet a valóságban.
A diffrakciós a különböző akadályokat
Annak a ténynek köszönhetően, hogy a hullámhossz nagyon kicsi, a hajlásszöge a fény a egyenes vonalú terjedési iránya kicsi. Ezért egyértelmű megfigyelése diffrakciós szükséges vagy használni nagyon kicsi az akadályokat, vagy pedig van távol a képernyőt akadályokat. Ha a távolság az akadály és a képernyő mérete a sorrendben egy méter akadály nem haladja meg a néhány század milliméter. Ha a távolság a képernyő eléri a több száz méter, vagy több kilométerre, a diffrakciós figyelhető meg az akadályokat, néhány centiméter nagyságú, sőt méter.
A 31. ábra mutatja, hogy a képek meg a diffrakciós különböző akadályok: a) vékony vezetékek; b) egy kerek lyuk; c) egy kör alakú képernyőn.
Ahelyett, hogy a huzal árnyékok látható sávot a világos és sötét csíkok; a központban a diffrakciós mintázata lyukak jelennek meg sötét folt körül egy világos és sötét gyűrűk (megváltoztatásával a furat átmérője lehet a központban a diffrakciós minta, és kaphat egy fényes folt körülvett sötét és világos gyűrűk); a központban az árnyék által alkotott kör alakú képernyőn, látható fény spot és árnyék veszi körül egy sötét koncentrikus gyűrűk.
A határokat alkalmazhatóságának geometriai optika
Minden fizikai elmélet tükrözi a természet a folyamatok előforduló kb. meghatározott határain való alkalmazhatóságának megadható bármilyen elmélet. Lehetséges, hogy alkalmazza a konkrét esetben ez az elmélet, akár nem, nem csak attól függ a pontosság, amennyiben ez az elmélet, hanem az a fajta precizitás szükséges megoldani egy konkrét gyakorlati probléma. A határokat az elmélet csak akkor lehet megállapítani, miután egy általánosabb elmélet megépíteni, amely ugyanaz a jelenség.
Mindezek általános rendelkezések alkalmazandók geometriai optika. Ez az elmélet hozzávetőleges. Ő nem tudja megmagyarázni a jelenséget az interferencia és a diffrakció a fény.
Egy általánosabb és pontosabb a hullám optika elmélete. A törvény egyenes vonalú terjedése a fény és más jogszabályok geometriai optika végre meglehetősen pontosan csak abban az esetben, hogy a méret az akadályokat az utat a fény sokkal nagyobb, mint a fény hullámhossza. De az biztos, hogy nem fut soha.
Action optikai műszerek által leírt jogszabályok geometriai optika. Ezeknek megfelelően tudjuk különböztetni a mikroszkóp tetszőlegesen kis részleteit egy tárgy; egy távcső, meg tudjuk állapítani, hogy létezik a két csillag bármely, tetszőlegesen kis szögletes köztük lévő távolságot. A valóságban azonban ez nem így van, és csak a hullám elmélet a fény lehetővé teszi, hogy megértsék az oka a határ a felbontóképessége az optikai eszközök.
A felbontóképessége a mikroszkóp és a teleszkóp
A hullám fény természete korlátozza annak lehetőségét, hogy megkülönböztessük az alkatrészek vagy nagyon apró tárgyakat, ha mikroszkóppal. Diffrakciós nem teszi lehetővé, így tiszta képeket a kis tárgyak, mint a fénysugár nem feltétlenül egyenes, de hajlik a tárgyak körül. Emiatt a képek „homályos”. Nincs növekedés nem segít megkülönböztetni a részleteket a tárgy, ha a „fuzzy” kép egyesítést. Ez akkor fordul elő, amikor a lineáris méretei tárgyak kisebb, mint a fény hullámhossza.
Diffrakciós is korlátozza a felbontás a távcső. Mivel a diffrakciós hullámok szélén a felni a lencse a kép egy csillag nem ez a lényeg, és a rendszer a világos és sötét gyűrűk. Ha két csillag egy kis szögletes távolságra egymástól, ezek a gyűrűk kerülnek egymásra, és a szem nem képes megkülönböztetni, hogy van két pont a fény, vagy egy. Korlátozása közötti szögtávolság a világító pont, amelyen meg lehet különböztetni, aránya határozza meg, a hullámhossz, hogy az átmérője a lencse.
Ez a példa azt mutatja, hogy a diffrakciós mindig előfordul az akadályokat. És egy nagyon vékony észrevételt nem lehet elhanyagolni, és akadályok mérete sokkal nagyobb, mint a hullámhossz.
Diffrakciós fény a korlátját határozza alkalmazhatóságának geometriai optika. Hajlítása fénysorompók korlátozza a felbontás a legfontosabb optikai eszközök - teleszkóp és mikroszkóp alatt.
?1. Miért mikroszkóp nem lát egy atom? 2. Írjuk fel a Huygens-Fresnel-elv. 3. Próbálja meg lejátszani a diffrakciós kísérlet a Jung. 4. Egyes esetekben a közelítés érvényes jogszabályok geometriai optika?