Difracție Fraunhofer. Analiza spectrală a undelor electromagnetice de lumină

Difracția - un anumit set de fenomene care au loc în timpul deplasării prin intermediul undelor luminoase cu neregularități pronunțate (găuri mici, ecrane opace, etc.). Acestea sunt conectate cu o deviere de la principiile opticii geometrice. Esența acestui concept constă în capacitatea de îndoire radiații electromagnetice în jurul valorii de orice obstacole. Fraunhofer optice de difracție are în mod substanțial mai mare decât o valoare practică difracția fenomenelor Frenkel.

Datorită acestei proprietăți, unde electromagnetice fascicul, îndoire în jurul valorii de obstacole pentru a obține așa-numita umbra geometrică și să penetreze gaura diametru mic. Care trece prin ele, valurile se rup în componente, care deschide oportunități de învățare și analiza spectrală a naturii studiilor de lumină. Astfel de difracție Fraunhofer implică găuri de dimensiuni potrivite lungime de undă.

Acest fenomen poate fi explicat, de asemenea, folosind principiul Huygens - Frenkel. Este folosit pentru a rezolva unele probleme legate de cercetările întreprinse în domeniul distribuției de intensitate a luminii și a distribuției în diferite medii cu obstacole. Descoperirea fenomenului de difracție la momentul respectiv a fost dovada cheie a naturii de undă a luminii. Prima teorie cantitativă a acestui fenomen aparține fizicianul francez Frenkel. Cu toate acestea, postulate sale sunt încă în mare măsură teoretice.

Un Fraunhofer de difracție și este practic de punere în aplicare, în care sursa de lumină este plasată în lentila de focalizare. Nu este necesară dacă sursa este un laser deoarece acesta emite un fascicul paralel de radiatii. Fraunhofer de difracție se produce pe orice obstacol stabilit în calea luminii razele care trec prin lentila. Vopsirea fenomenului optic se observă în planul focal al lentilei celălalt plasat peste obstacol.

Dar cel mai simplu de a calcula și extrem de important pentru caz practic optica este difracție Fraunhofer la o singură fantă de lungă secțiune transversală dreptunghiulară. În acest caz, incidentul gaura val avion monocromatice. câmp de lumină dincolo de fanta este construită în conformitate cu principiul Huygens ca rezultat al interferenței val secundar coerent. Toate valurile de acest tip provin din diferite părți ale undei frontale. Caracteristica principală a modelului de difracție este că undele secundare emise benzi wavefront, pliere după trecerea obstacol, formează un singur val cilindric a cărui axă servește ca banda.

Modelul de difracție în acest caz este o alternanta de zone luminoase și întunecate caracterizate prin prezența unui spot luminos la centru, unde zona de umbră geometrică. Caracterizat prin faptul că imaginea va fi colorat la lumină albă. Central bandă va fi apoi luminos, iar altele vor alterna de culoare de la purpuriu la roșu. difracție Fraunhofer în decalajul creează o imagine neclară a sursei de lumină, care este împărțit de dungi întunecate. Difracția de model pe mici găuri oferă un sistem de cercuri concentrice cu un întuneric la fața locului, în centrul Poisson. dâre de lumină care apar pe ecran se numește vârfurile de difracție, și la întuneric - cel puțin.

Fenomenul de difracție este utilizat pentru a măsura cu precizie lungimea de unda a luminii. De asemenea, este luată în considerare în proiectarea de o varietate de dispozitive optice, deoarece acest fenomen impune unele restricții asupra lor rezoluție.