Дифракция света. Дифракция сферической волны на круглом отверстии. Зоны Френеля.

Дифракция- это совокупность явлений наблюдающихся при распространении света в средах с резкими неоднородностями, причем размеры этих неоднородностей должны быть сравнимы с длиной волны.В зависимости от фронта волны существует два вида дифракции: Фраунгофера - она наблюдается на плоских поверхностях и удаленных источниках.Френеля - на сферических поверхностях.Принцип Гюйгенса-Френеля:a) каждая точка до которой доходит волновое движение, служит центром вторичных волн;b) огибающая этих вторичных волн дает положение фронта волны в следующий момент времени;c) результирующая волна является суммой вторичных волн, которые складываются в соответствии с законом интерференции

Пусть имеется источник S, который является точечным. В какое-то время фронт волны – сфера. Разобьем поверхность волнового фронта таким образом, чтобы расстояние от края соседней зоны изменялось на .Амплитуда результирующих колебаний в точке Р равна Величина  зависит от площади i-ой зоны и угла между внешней нормалью к поверхности зоны в какой-либо ее точке и прямой, направленной из этой точки в точку Р.Если площадь всех зон одинакова, то амплитуда волны, испускаемой каждой точкой, тоже одинакова, но в т.Р волна от каждой соседней зоны приходит с убывающей амплитудой. Амплитуды образуют арифметическую прогрессию, члены которой убывают:  Знаки ‘+’ и ‘-’ потому что рядом находящиеся зоны находятся в противофазе.В световой волне действие всего бесконечного сферического волнового фронта эквивалентно действию половины волны первой зоны Френеля. Отсюда следует закон прямолинейного распространения света. .

6. Дифракция плоской волны на щели. Работа дифракционной решётки.

7. Взаимодействие света с веществом. Фазовая скорость, показатель преломления и десперсия (нормальная) вещества.

Распространяясь в веществе электромагнитное поле световой волны вызывает вынужденные колебания связанных зарядов (электронов, ионов). Колеблющиеся с частотой вынуждающей силы заряды являются источником вторичных волн. Если среда однородна и изотропна, то в результате наложения первичной и вторичной волн образуется проходящая волна, фазовая скорость которой зависит от частоты. Если в среде имеются неоднородности, то дополнительно происходит рассеяние света. На границе раздела двух сред в результате интерференции первичной и вторичной волн образуется отраженная и преломленная волна. Прохождение света через вещество также сопровождается поглощением света, т.е. потерей энергии волны. Поглощение света в веществе связано с преобразованием энергии электромагнитного поля волны в тепловую энергию вещества (или в энергию вторичного фотолюминесцентного излучения). Закон поглощения света (закон Бугера) имеет вид: I=I0 exp(-ax), где I0, I -интенсивности света на входе (х=0) и выходе из слоя среды толщины х, a-коэффициент поглощения, он зависит от l. Для диэлектриков a=10-1¸ 10-5 м-1, для металлов a=105¸ 107 м-1, поэтому металлы непрозрачны для света.Зависимостью a (l) объясняется окрашенность поглощающих тел. Например, стекло, слабо поглощающее красный свет, при освещении белым светом будет казаться красным.