Дифракция на одной щели

Физика > Дифракция на одной щели

 

Рассмотрите явление дифракции на одной щели в принципе Гюйгенса. Изучите условия максимума дифракции, схема длин волн одной щели, формула интенсивности волны.

Дифракция на одной щели появляется, если волны пробираются сквозь узкую щель и изгибаются, формируя интерференционный узор.

Задача обучения

• Вывести принцип Гюйгенса.

Основные пункты

• Все точки на волновом фронте выступают источниками всплесков. Они распространяются по прямой со скоростью, повторяющей показатель изначальной волны.
• Если щель по длине превосходит длину волны, то количество точечных источников распределяется по ширине равномерно.
• Свет в любой конкретной точке состоит из добавления каждого источника.
• Результирующие разности фаз обусловливаются отличием в длине маршрута перемещения.

Термины

• Дифракция – волновой изгиб вокруг краев отверстия или на преграде.
• Монохроматический – световой луч с единой длиной волны.

Дифракция

Дифракция - явление, представляющее собою волновой изгиб вокруг края отверстия или преграды. Подобное способно произойти с любой волной и объясняется принципами Гюйгенса-Френеля и суперпозиции. Все точки на волновом фронте выступают источниками всплесков и распространятся по прямой. Новый волновой фронт – прямая. В любой точке чистый результат множественных стимулов приравнивается к их суммированию.

Дифракция на одной щели

Дифракционный узор формируется по длинам волны и прорези. На нижнем рисунке можете рассмотреть этот процесс. Что же будет, если длины волн и щели не сходятся?

Дифракция для одной щели, когда длины щели и волны совпадают

В таком случае, щель будет формировать эффекты, напоминающие помехи. Думайте о щели не как о длинном разрезе, а как о нескольких точечных источниках.

Здесь отображены дифракция для одной щели с четырьмя длинами волн

Если хотите усилить эффект, то взгляните на монохроматическую длину волны. Она формирует волновой фронт, расположенный в единой фазе. Свет в любой точке будет представлен вкладом каждого источника.

Можно измерить интенсивность волны по формуле:

Интенсивность под любым углом выводится как соотношение ширины щели, длины волны и интенсивности исходных волн перед прохождением сквозь щель:

где x равен:

---