Часть 4

ОПТИКА. СПЕЦИАЛЬНАЯ ТЕОРИЯ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ

 

Раздел 12 ВОЛНОВЫЕ СВОЙСТВА СВЕТА

 

12.5. Дифракция Френеля

 

Дифракционные явления Френеля возникают при
падении сферической или плоской волны сквозь круглый непрозрачный экран и круглый
отверстие, при прохождении плоской волны сквозь прямолинейную щель в непрозрачном
экране или возле края непрозрачного экрана. Дифракция сферических волн принципиально
не отличается от дифракции плоских волн, потому дальше будем рассматривать плоские
волны.

Рассмотрим для примера дифракцию
Френеля на круглом экране (рис. 12.12). В случае дифракции на круглом непрозрачном
экране К закрытую им участок фронта волны надо исключить и строить зоны Френеля,
начиная от края экрана. На рис. 12.12 показано построение этих зон для точки А,
которая лежит против центра экрана К (
L
— расстояние между точкой А и краем экрана).

Результирующая амплитуда Е
в точке А определяется суммарным действием всех открытых зон, начиная с первой.
Тогда

Следовательно, в точке А будет наблюдаться
интерференционный максимум — светлое пятно. Центральный максимум окружен темными
и светлыми концентрическими кольцами. На рис. 12.12 дифракционная картина изображена
в плоскости, перпендикулярной к направлению распространения света. С увеличением
размеров непрозрачного экрана первая открытая зона будет удаляться от точки
наблюдения А. При этом будет увеличиваться угол между нормалью к поверхности этой
зоны и направлением излучения в точку А. Это приводит к уменьшению интенсивности
центрального максимума и при очень больших размерах экрана К за ним
будет наблюдаться обычная тень.

 

 

Рис. 12.12

 

Парадоксальный, на первый взгляд,
вывод, что в центре геометрической тени должен быть свет, выдвинул С. Пуассон как
доказательство неправильности рассуждений О. Френеля. Однако опыт Д. Араго опроверг
предположение С. Пуассона о тень в точке А и, следовательно, подтвердил справедливость
волновой теории.

Аналогично можно рассмотреть также
дифракция на круглом отверстии, на щели и на краю экрана.