ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Дифракция волн из "Физические основы механики " Таким же образом можно рассмотреть и обратную картину — прохождение волны мимо экрана конечных размеров. В этом случае элементарные источники нужно поместить на всей поверхности плоской волны, кроме точек, закрытых экраном. По обе стороны от экрана пройдут куски плоских волн. На краях этих волн, так же как и в случае широкой щели, будут наблюдаться искривления фронта волны. Поэтому волны будут отчасти проникать в область, закрытую экраном. Пока размеры экрана велики, волны все же не проникнут в среднюю часть области, закрытой экраном. При уменьшении размеров экрана проникающие за него волны захватывают все большую и большую часть области, закрытой экраном. Когда размеры экрана становятся малыми по сравнению с длиной волны, волны захватывают всю область, закрытую экраном, как будто экран вообще отсутствует. Экран, малый по сравнению с длиной волны, вообще не является для этих волн экраном. Поэтому, например, мол, который должен служить экраном для морсш. х волн, приходится делать больших размеров. При малых размерах мола морские волны свободно проникали бы в огражденное молом пространство. [c.717] При рассмотрении вопросов распространения волн очень удобным и наглядным является представление о луче. Лучом называют линию, касательная к которой в каждой точке совпадает с направлением распространения волны в этой точке. Так, в случае распространения плоской волны в однородной среде лучами являются прямые, нормальные к фронту волны. При преломлении волн на границе двух сред направление лучей изменяется. В неоднородной среде, свойства которой в разных местах различны, фронт волны может постепенно поворачиваться по мере распространения, и тогда лучи будут представлять собой некоторые кривые. Только для плоской волны в однородной среде направление лучей в разных участках волны будет одно и то же в других случаях оно для разных участков волны, вообще говоря, различно. [c.717] Вырезая мысленно из поверхности волны отдельные куски и рассматривая луч, соответствующий данному куску волны (т. е. направление, в котором этот кусок волны распространяется), мы можем получить представление о распространении волн. Однако только такие куски волн , которые можно считать кусками плоских волн , распространяются как целое в одном направлении. Например, отдельные части куска шаровой волны распространяются в различных направлениях, и до тех пор, пока размеры куска шаровой волны сравнимы с ее радиусом кривизны, распространение этого куска шаровой волны нельзя описать одним лучом. Следовательно, только в случае таких кусков волн , которые мы вправе рассматривать как плоские (т. е. таких площадок, для которых амплитуда и фаза волны во всех точках одни и те же), можно рассмотрение куска волны заменить рассмотрением одного луча. [c.717] Казалось бы, что, выбирая куски волн достаточно малыми, мы всегда сможем достичь этого. Однако в действительности это не так. В самом деле, если размеры куска волны сравнимы с длиной волны, то даже если бы его можно было считать куском плоской волны, он не будет распространяться весь в одном направлении. В этом мы убедились, рассматривая прохождение плоской волны через узкую щель. [c.717] Щель вырезает кусок плоской волны , но если ее ширина сравнима с длиной волны, то после щели этот кусок плоской волны распространяется во все стороны, а вовсе не в одном направлении (рис. 463). Поэтому представление о лучах применимо только в тех случаях, когда всякий кусок волны, размеры которого велики по сравнению с длиной волны, можно считать куском плоской волны . Если на волновой поверхности есть такие места, в которых амплитуда или фаза волны на расстоянии порядка длины волны сколько-нибудь заметно изменяются, представление о лучах оказывается неприменимым. Так именно обстояло дело в рассмотренных выше явлениях дифракции. Например, вблизи края экрана, где амплитуда волны резко изменяется, картину распространения волны нельзя описать при помощи лучей. [c.718] В однородной среде лучи представляют собой прямые, и следовательно, если представление о лучах применимо, мы должны получить картину прямолинейного распространения волн, образования геометрической тени и т. д. В рассмотренных же явлениях этой картины не получалось именно потому, что создавались условия, при которых на отдельных участках волновой поверхности амплитуда волны заметно изменяется на расстоянии длины волны и представление о луче оказывается неприменимым. Отклонения от прямолинейного распространения-волн, обусловленные этими причинами, и называются явлением дифракции. [c.718] Дифракционные явления свойственны всяким волновым процессам в частности, они наблюдаются и при распространении световых волн. Однако, так как длина световых волн очень мала (порядка 10 см), то препятствия даже малых, в обычном смысле, размеров все еще велики по сравнению с длиной световой волны. Поэтому-то в оптике так широко можно применять представление о луче и пользоваться законами геометрической оптики. [c.718] Вернуться к основной статье