Мета роботи . вивчити явище дифракції в монохроматичному світлі за допомогою дифракційної решітки і щілини.
Прібориіпрінадлежності. лазер, дифракційна решітка (або щілина), вимірювальна лінійка або екран.
Відомості з теорії
Дифракцією світла називають явища, викликані порушенням цілісності хвильової поверхні. Дифракція виявляється в порушенні прямолінійності поширення коливань. Хвиля огинає краю перешкоди і проникає в область геометричної тіні. Дифракційні явища притаманні всім хвильовим процесам, але проявляються особливо в тих випадках, коли довжини хвиль випромінювань можна порівняти з розміром перешкод.
З точки зору уявлень геометричній оптики про прямолінійній поширенні світла межа тіні за непрозорою перешкодою різко окреслена променями, які проходять повз перешкоди, торкаючись його поверхні. Отже, явище дифракції незрозуміло з позиції геометричної оптики. За хвильової теорії Гюйгенса, що розглядає кожну точку поля хвилі як джерело вторинних хвиль, що поширюються в усіх напрямках, в тому числі і в область геометричної тіні перешкоди, взагалі неясно, як може виникнути скільки-небудь виразна тінь. Проте, досвід переконує нас в існуванні тіні, але не різко окресленої, як стверджує теорія прямолінійного поширення світла, а з розмитими краями. Причому в області розмитості спостерігається система інтерференційних максимумів і мінімумів освітленості.
Принцип Гюйгенса-Френеля
Особливість дифракційних ефектів полягає в тому, що дифракційна картина в кожній точці простору є результатом інтерференції променів від великого числа вторинних джерел Гюйгенса. Пояснення цих ефектів було здійснено Френелем і отримало назву принципу Гюйгенса-Френеля.
Сутність принципу Гюйгенса-Френеля можна представити у вигляді декількох положень:
1. Всю хвильову поверхню, збуджується будь-яким джерелом S0 площею S. можна розбити на малі ділянки з рівними площами dS. які будуть системою вторинних джерел, що випускають вторинні хвилі.
2. Ці вторинні джерела, еквівалентні одному і тому ж первинного джерела S0. когерентні між собою. Тому хвилі, що поширюються від джерела S0. в будь-якій точці простору повинні бути результатом інтерференції всіх вторинних хвиль.
3. Потужності випромінювання всіх вторинних джерел - ділянок хвильової поверхні з однаковими площами - однакові.
4. Кожен вторинний джерело (з площею dS) випромінює переважно в напрямку зовнішньої нормалі n до хвильової поверхні в цій точці; амплітуда вторинних хвиль в напрямку, що становить з n кут . тим менше, чим більше кут . і дорівнює нулю при .
5. Амплітуда вторинних хвиль, що дійшли до цієї точки простору, залежить від відстані вторинного джерела до цієї точки: чим більше відстань, тим менше амплітуда.
6. Коли частина хвильової поверхні S прикрита непрозорим екраном, вторинні хвилі випромінюються лише відкритими ділянками цієї поверхні. При цьому частина світлової хвилі, закрита непрозорим екраном, не діє зовсім, а відкриті області хвилі діють так, як якщо б екрану зовсім не було.
Принцип Гюйгенса, доповнений ідеєю Френеля про кінцевий числі вторинних джерел і поданням про інтерференції вторинних хвиль, отримав назву принципу Гюйгенса-Френеля.
Облік амплітуд і фаз вторинних хвиль згідно з принципом Гюйгенса-Френеля дозволяє знайти амплітуду результуючої хвилі в будь-якій точці простору.