CC BY
13УДК 535
Сапарова Т.
старший преподаватель кафедры «Физика» Туркменский государственный архитектурно-строительный институт
(Туркменистан, г. Ашгабад)
Мямиева Н.
преподаватель кафедры «Высшая математика и информатика»
Туркменский государственный институт экономики и управления
(Туркменистан, г. Ашгабад)
ОСОБЕННОСТИ ДИФРАКЦИИ СВЕТА И ЕЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ
Аннотация: в данной статье рассматриваются особенности создания дифракции света и его особенности. Проведен перекрестный и сравнительный анализ влияния различных факторов на появление дифракции света.
Ключевые слова: анализ, метод, исследование, физика, дифракция.
Классически считается, что свет всегда движется по прямой линии, но на самом деле световые волны имеют тенденцию огибать близлежащие барьеры, распространяясь в процессе. Это явление известно как дифракция и возникает, когда световая волна проходит через угол или через отверстие или щель, размер которых приблизительно равен или даже меньше длины волны этого света.
Очень простую демонстрацию дифракции можно провести, держа руку перед источником света и медленно сжимая два пальца, наблюдая за светом, проходящим между ними. Когда пальцы приближаются друг к другу и очень близко друг к другу, начинает появляться серия темных линий, параллельных пальцам. Параллельные линии являются примером дифракционных картин. Это явление также может иметь место, когда свет огибает частицы, величина
которых того же порядка, что и длина волны света. Пример такой ситуации проиллюстрирован выше на Рисунке 1, который демонстрирует преломление солнечного света облаками во время заката, что приводит к тому, что часто называют их серебряной подкладкой. Пастельные оттенки синего, розового, фиолетового и зеленого также иногда наблюдаются в облачном покрове и генерируются, когда свет преломляется от капель воды внутри облаков. Величина возникающей дифракции зависит от длины волны света, и более короткие волны преломляются под большим углом, чем более длинные.
На изображении ниже показано, что происходит, когда световая волна, проходящая через атмосферу, сталкивается с каплей воды. Как показано, свет сначала преломляется на границе раздела воздуха и воды, а затем отражается, когда снова встречается с границей раздела. Луч, все еще путешествующий внутри капли воды, затем еще раз преломляется, когда он в третий раз попадает на поверхность раздела. Это последнее взаимодействие с границей раздела преломляет свет обратно в атмосферу, но также преломляет часть света, как показано ниже. Этот элемент дифракции приводит к явлению, известному как ореол Челлини или эффект Хайлигеншайна, при котором яркое кольцо света окружает тень головы наблюдателя.
Термины «дифракция» и «рассеяние» часто используются взаимозаменяемо и считаются почти синонимами. Однако дифракция описывает особый случай светорассеяния, при котором объект с регулярно повторяющимися элементами, например, дифракционная решетка, создает упорядоченную дифракцию света на дифракционной картине. В реальном мире большинство объектов имеют очень сложную форму, и их следует рассматривать как состоящие из множества отдельных дифракционных элементов, которые в совокупности могут вызывать случайное рассеяние света.
Одна из самых классических и фундаментальных концепций дифракции может быть продемонстрирована экспериментом по оптической дифракции с одной щелью, впервые проведенным в начале девятнадцатого века. То есть,
когда световая волна распространяется через щель, физический размер апертуры по отношению к длине волны падающего луча определяет реакцию света.
Интенсивность вторичных максимумов уменьшается по мере их удаления от центра, области наибольшей интенсивности. Связь между размером апертуры и возникающей дифракцией можно продемонстрировать с помощью уравнения:
Ч = 1 М
где q — угол между центральным направлением распространения падающего излучения и первым минимумом дифракционной картины. Ниже на Рисунке 3 эта точка дополнительно иллюстрируется графиком зависимости интенсивности луча от дифракционного радиуса. Обратите внимание, что минимумы, возникающие между вторичными максимумами, расположены кратно p.
Эксперимент по дифракции с одной щелью был впервые объяснен Огюстеном Френелем, который вместе с Томасом Янгом представил важные доказательства, подтверждающие, что свет распространяется волнами. Основываясь на своих выводах, Френель предположил, что амплитуда максимумов первого порядка в точке Q (определяемая как e Q) будет определяться уравнением:
А е 0 = а (А/г) f ( с
где A — амплитуда падающей волны, г — расстояние между d и Q, а f ( c ) — функция c , коэффициента наклона, введенного Френелем. Важно отметить, что и это уравнение Френеля, и уравнение, связанное ранее, предназначены только для описания поведения дифракции через отверстие в форме щели.
Тем не менее, чрезвычайно важно учитывать круглые апертуры, потому что все оптические инструменты имеют круглые апертуры. Зрачок глаза и круглая диафрагма и линзы микроскопа являются свидетельством этого факта. Круглые апертуры создают дифракционные картины, подобные тем, которые были описаны ранее, но эти картины естественным образом демонстрируют круговую симметрию.
Дифракция играет первостепенную роль в ограничении разрешающей способности любого оптического прибора. Разрешающая способность — это способность оптического прибора создавать отдельные изображения двух соседних точек. Какой бы совершенной ни была линза, изображение точечного источника света, создаваемое линзой, сопровождается максимумами вторичного и более высокого порядка. Устранить это явление можно было бы только в том случае, если бы линза имела бесконечный диаметр. Два объекта, разделенные расстоянием меньше q (1) , не могут быть разрешены, как бы ни была велика сила увеличения.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Горелик Г. С., Колебания и волны. М., 2000.
2. Дягилев Ф.М. Из истории физики и жизни ее творцов. М., 1996.
3. Киттель Ч.М. Введение в физику. М., 1998.
4. Ландсберг Г. С., Оптика (Общий курс физики, т. 3). М., 1997.
5. Савельев, Трофимов Курс физики, т.3. М., 1989.
6. Спасский Б.И. Физика в ее развитии. М., 1999.
Saparova T. Turkmen State Institute of Architecture and Civil Engineering
(Turkmenistan, Ashgabat)
Mamieva N. Turkmen State Institute of Economics and Management
(Turkmenistan, Ashgabat)
FEATURES OF LIGHT DIFFRACTION AND ITS DETERMINATION
Abstract: this article discusses the features of creating light diffraction and its features. A cross and comparative analysis of the influence of various factors on the appearance of light diffraction has been carried out.
Keywords: analysis, method, research, physics, diffraction.
