ДИФРАКЦІЯ СВІТЛА

Якщо на шляху світлової хвилі розташовані непрозорі тіла або екрани з отворами, то за ними утворюється область тіні, котру можна окреслити геометрично, вважаючи, що промені – прямі лінії (мал. 8.6а, б).

Мал. 8.6. Утворення області геометричної тіні (а, б) та дифракція на краю платівки (в).

Більш детальні спостереження свідчать про існування на межі між областями світла і тіні чергуючих максимумів і мінімумів. Це означає деякий перерозподіл світлової енергії на цій межі. Інакше кажучи, світлова хвиля потрапляє в область геометричної тіні.

Огинання світловою хвилею границь непрозорих тіл з утворенням інтерференційного перерозподілу енергії по різних напрямках називається дифракцією світла. На мал. 8.6в наведено криву розподілу інтенсивності світла внаслі­док дифракції від краю пластинки. Можливість спостере­ження дифракції залежить від співвідношення між довжи­ною хвилі l та розмірами d перешкоди або отвору.

Кут, на який відхиляються промені дифрагуючої хвилі від початкового напрямку, зветься кутом дифракції j (мал. 8.7). Існує певна закономірність: j ~ l / d, тобто кут дифрак­ції тим більший, чим менші лінійні розміри d перешкоди (отвору) при даній довжині хвилі l.

Мал. 8.7.Відхилення променів від прямолінійного напрямку при дифракції.	Мал. 8.8.Пояснення явища дифракції згідно з принципом Гюйгенса-Френеля.

Явище дифракції можна пояснити, користуючись принципом Гюйгенса-Френеля. Згідно з принципом Гюй­ген­са, кожну точку фронту хвилі можна розглядати як джерело вторинних хвиль (сферичних в однорідному і ізотропному середовищі). Огинаюча цих вторинних хвиль являє собою фронт хвилі в наступний момент часу. Розгля­немо такий приклад: крізь отвір АВ проходить плоска моно­хро­матична хвиля, енергія якої рівномірно розподілена вздовж фронту (мал. 8.8). В перерізі АВ кожна точка фронту є джерелом елементарної сферичної хвилі. Побудувавши огинаючу цих хвиль в наступний момент часу, перекона­ємося, що фронт потрапляє в область геометричної тіні. Залишається відкритим питання про розподіл енергії вздовж фронту хвилі. Цю задачу можна розв’язати, якщо доповнити принцип Гюйгенса уявленням Френеля. Згідно з принципом Френеля, всі точки, до яких доходить фронт хвилі, стають джерелами вторинних елементарних хвиль, які є когерент­ними і можуть, таким чином, інтерферувати.