Френель дифракциясы

Жұмыс түрі: Реферат
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 7 бет
Таңдаулыға:

ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫ ҒЫЛЫМ ЖӘНЕ ЖОҒАРЫ ҒЫЛЫМ МИНИСТІРЛІГІ

АКАДЕМИК Е. А. БӨКЕТОВ АТЫНДАҒЫ ҚАРАҒАНДЫ УНИВЕРСИТЕТІ

ФИЗИКА-ТЕХНИКАЛЫҚ ФАКУЛЬТЕТІ

РЕФЕРАТ

Тақырып: Френель бипризмасы

ОРЫНДАҒАН: Қуаныш Ақерке

Жоспар

1. Кіріспе

2. Негізгі бөлім

2. 1. Дифракция құбылысы

2. 2. Гюйгенс принципі

2. 3. Гюйгенс Френель принципі

2. 4. Френель дифракциясы

2. 5. Френель бипризмасы

3. Қорытынды

4. . Пайдаланылған әдебиеттер

кіріспе

Электромагниттік толқын бір текті ортада тараған кезде толқын шебінің геометриялық пішіні өзгермейді. Егерде толқын мөлдір емес кедергілері бар немесе сыну көрсеткіші шұғыл өзгеретін аймақтары бар біртекті емес мөлдір ортада таралатын болса, онда толқын шебі бүлінеді, кеңістікте интенсивтіктің үлестірулері өзгереді. Осындай жағдайларда дифракция құбылысы пайда болады. Жалпы дифракция құбылысы деп жарықтың түзу сызықты таралудан кез-келген ауытқуын айтады. Дифракция құбылысы тек жарыққа ғана емес, басқа да толкындық процестерге тән құбылыс. Мысалы, дыбыс толқындары да жолында кездескен бөгетті айнала бұрылып таралады. Биік үйдің бір жағынан шыккан дыбыс оның екінші жағынан да естіледі, өйткені дыбыс толқыны үйдің бұрышына жетіп бұрылады да қалкаланып тұрған алқапқа барады, басқаша айтқанда дифракцияланады. Бұл ретте бір ескерте кететін нәрсе: жарықтың дифракция кәдімгі жағдайларда байқалмайды, оны тек ерекше жағдайларда ғана байқауға болады.

2. 1 Дифракция құбылысы

Жарықтың дифракциясы бұл мөлдір емес кедергі шетімен тар саңылаудан өткендегі жарықтың толқындық табиғатымен байланысты жарықтың таралуында бақыланатын құбылыстардың жиынтығы. Әдетте жарық дифракциясы деп геометриялық оптика сипаттайтын жарықтың таралу заңдарының ауытқуын атайды. Дифракция құбылысы толқындық процестерге ортақ ал жарық үшін ерекшелігі; толқын ұзындығы бөгеттердің немесе саңылаудың өлшемдерінен көп кішілігінде. Дифракцияны бөгеттерден ара қашықтықтар едәуір үлкен болғанда ғана бақылауға болады.

Дифракция үғымы оптикада жарықтың түзу сызықты таралуы бұзылуымен байланыстырады. А. Зоммерфельд дифракцияға жарықтың шағылуы немесе сынуымен байланысты емес, түзу сызықты таралудан кез келген ауытқуы деген аныктама берген. Тар мағынасында дифракция деп толқынның бөгетті айналып өту құбылысын айтады. Мүндай құбылыстар ұзын толқындар үшін, мысалы, дыбыс толқындарф немесе су бетіндегі толқындар үшін жақсы белгілі. Толқын теориясында дифракция деп толқынның таралуына кедергі жолыққанда толқындық өрісте пайда болатын құыбылстардың барлық жиынтығын айтады.

Дифрракцияның принциптік маңызы, ол интерференция сияқты, жарықтың толқындық табиғатын дәлелдейді.

Дифракцияның практикалық мәні зор, өйткені ол кеңістікте жарықтың шоғырлану мүмкіндігін шектейді, оптикалық құралдың ажыратқыштық қабылетіне шектеу қояды, оптикалық кескіннің қалыптасуына әсер етеді

2. 2. Гюйгенс принципі.

Дифракциялық құбылыстардың табиғатын ұғыну жарық жайында оны толқын ретінде қарастыратын көріністердің дамуымен байланысты. Осы жолдағы бірінші қадамды 17 ғасырдың аяғында голландия ғалымы Х. Гюйгенс жасады. Жарық бұл толқын деген болжамға сүйеніп ол жарықтың таралу механизмін ашатын идея ұсынды.

Гюйгенстің ойлауынша жарық жарық көзінен су бетіндегі толқынға ұқсас таралады; жарықтың ұйытқуы шебінің әрбір нүктесі екінші реттік сфералық толқын көзі болады. Келесі уақыт мезетіндегі толқын шебінің орнын екінші реттік толқындарды ораушы бет анықтайды. Гюйгенс принципі бойынша 3. 1 суретте көрсетілген. Мұнда жарық ұйытқуының толқындық шебі, элементарлық екінші реттік толқындар, екінші реттік толқындарды ораушы бет ораушы көрсетілген. Осы принципті қолданып жарықтың шағылуы мен сынуы сияқты құбылыстар 3. 2 суретте көрсетілген.

Толқындық ұйытқудың әрбір нүктесі бұлардан барлық жаққа таралатын сфералық толқындардың дербес көзі болады. Осы толқындар екінші реттік толқындар немесе Гюйгенстің элементар толқындары деп аталады. Қорытқы толқындық ұйытқу екінші реттік толқындардың қабаттасу нәтижесі деп қарастырылады. Гюйгенс тұжырымдаған осы принцип толқындық беттерді тұрғызу үшін геометриялық амал ғана. Барлық қолдануларында Гюйгенстің екінші реттік толқындары шын толқындар емес, осындай тұрғызулар үшін қолданылатын қосалқы сфералар ретінде алынады.

2. 3. Гюйгенс Френель принципі

Френель тұжырымы бойынша, екінші реттік жартылай сфералық элементар толқындар когерентті болып табылады және экранның белгілі бір нүктесіндегі қорытқы қарқындылықты зерттеген кезде осы барлық екінші реттік толқындардың интеференциясын ескеру қажет. Гюйгенс Френель принципі бойынша жарық шығаратын беттің әрбір бөлігі екінші реттік жарық көзінің центрі ретінде қарастырылады. Гюйгенс Френель принципі жарық дифракциясының элементар теориясын құруға мүмкіндік береді. Қарапайым дифракциялық есептердің біреуін былайша тұжырымдауға болады. S нүктелік жарық көзі бар болсын. Осы жарық P нүктеде туғызатын жарық өрісін S және P нүктелері арасында жарықтың таралуына бөгет, мысалы тесігі бар қалқа немесе мөлдір емес кішкене дөңгелек қалқа бар болғанда табу керек болсын. 3. 3 сурет

Гюйгенс Френель принципіне сәйкес ∑ толқындық беттің әрбір dꝹ элементі екінші реттік сфералық толқын көзі қызметін атқарады. 3. 4 суретте а оның амплитудасы dꝹ элементінің шамасына пропоционал болады. Сфералық толқын амплитудасы көзден r қащықтықта байланысты 1/r заңы бойынша кемиді. Демек толқындық беттің әрбір dꝹ бөлігінен осы беттің алдында орналасқан нүктеде мынадай тербеліс келеді;

Осы өрнектегі ( ꞷt+α0) - ∑ толқындық беті орналасқан жердегі тербеліс фазасы, k=2π/λ толқындық сан, r беттін dꝹ элементінен P нүктеге дейінгі қашықтық. α0 көбейтіндісі dꝹ орналасқан жердегі жарық тербелісінің амплитудасымен анықталады.

К коэффиценті dꝹ ауданға n нормаль мен dꝹ дан нүктеге жүргізілген түзу бағытының арасындағы φ бұрышқа тәуелді. Осы коэффицент φ=0 болғанда ең үлкен, φ=π/2 болғанда нөлге айналады

Нүктедегі қорытқы тербеліс үшін бүкіл ∑ толқындық беті үшін алынған тербелістің суперпозициясы болады.

Яғни P нүктесіндегі толық өріс бетінің барлық элементтерінен келетін екінші реттік толқындар өрістердің суперпозициясы болады. Бұл формула Гюйгенс Френел принципінің математикалық өрнегі.

2. 4 Френель дифракциясы

Жарық дифракциясы Френель дифракциясы немесе жинақталатын сәулелер дифракциясы болып бөлінеді. Бірінші жағдайда бөгетке сфералық немесе параллель толқын түседі, ал дифракциялық сурет бөгеттен шектеулі қашықтықта орналастырылған қалқада бақыланады. Екінші жағдайда бөгетке жазық толқын түседі, ал дифракциялық сурет бөгет арқылы жарық жолына қойылған жинағыш линзаның тоғыстық жазықтығына орналастырылатын қалақада бақыланады. Френель дифракциясында қалқада бөгеттің дифракциялық кескіні алынады.

Френель дифракциясының қарапайым есептерінде дифракциялық суреттің түрін Френель аумақтары әдісін қолданып анықтауға болады. Френельдің аумақтық әдісі бірқатар дифракциялық есептерді шешуге мүмкіндік береді.

Френель дифракциясы бойынша жарық толқынның мөлдір емес қалқамен жабылған бөлігінің ешкандайда әрекеті болмайды, ал жабылмаған ашық бөлігінің әрекеті қалқа жоқтығыда қандай болса, сондай болады.

2. 5. Френель бипризмасы

Екі жарық көзін Френель ұсынған басқа бір жолмен бипризмада құралған қондырғыны пайдалану арқылыда алуға болады. Бирпизма кәдімгі екі призмадан жасалған секілді ортақ қыры бар, ал шын мәнінде ол тұтас. Сындырушы бұрышы өте аз шама. Осы қырға параллель, одан қашықтықта α түзу сызықты S жарық көзі орналасқан.

Суретте φ бұрышы жарықтың призмадан өткеннен кейінгі бастапқы бағытынан бұрылу бұрышы. Бұл φ және θ бұрыштары өте аз шамалар. Мұндай жағдайды тудыратын призманы, яғни θ бұрышы мен бұрышы φ аз шамалар болтаын призманы сына деп атайды. Сына үшін аталған бұрыштар арасында мынадай қатынас орын алады

φ =(n-1) θ

Мұндағы n призманың сыну көрсеткіші. Бипризмаға түсіп тұрған сәуленің түсу бұрышы үлкен емес. Сондықтан барлық сәулелер бипризманың әрбір екінші жартысынан бірде φ бұрышқа ббұрылады. Соның нәтижесінде S пен бір жазықтықта жататын екі S және S жорамал когеренттік жарық көздері пайда болады, ол жорамал жарық көздерінің ара қащықтығы d мынаған тең

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.