ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы ДИФРАКЦИЯ СВЕТА Принцип Гюйгенса — Френеля. Зоны Френеля из "Общий курс физики Оптика Т 4 " Действие линзы и вогнутого зеркала можно рассматривать также как интерференционный эффект. Действительно, возмущения от точечного источника, если они попадают на различные участки линзы, в дальнейшем распространяются по различным путям вдоль лучей к фокусу. Так как оптические длины всех лучей от источника до фокуса одинаковы, то возмущения приходят в фокус в одинаковых фазах и при наложении усиливают друг друга. Этим интерференционным эффектом и объясняется фокусирующее действие линзы. Если бы при своем распространении световые возмущения строго следовали законам лучевой (геометрической) оптики, то в фокусе получилась бы бесконечная интенсивность светового поля. То обстоятельство, что этого не происходит, связано с отступлениями от геометрической оптики и прежде всего с дифракцией. [c.256] Действительно, пусть А и В (рис. [c.257] Ввиду очень слабой яркости свечения, Черенков при количественных измерениях в большинстве случаев применял м тод Вавилова фотометрирования по порогу зрения. [c.258] В дальнейшем было показано, что свечение вызывается также протонами, мезонами и другими быстрыми заряженными частицами. Свечение, вызываемое радиоактивными излучениями, было известно и ранее, но оно во всех случаях неправильно считалось одним из видов люминесценции. [c.258] Из рассуждений, приведенных выше, ясно, что в формулу (38.1) должна входить фазовая, а не какая-либо другая скорость света, так как именно она определяет фазы колебаний, а с ними и условие интерференционного усиления волн. Из формулы (38.1) видно, что излучение на частотах ю, для которых л (со) 1/ , невозможно. Поэтому спектр излучения Вавилова — Черенкова должен обрываться на коротких волнах, где условие (38.1) перестает выполняться из-за дисперсии света. В частности, невозможно излучение Вавилова — Черенкова рентгеновских волн, так как для них п С 1. [c.258] Излучение электрона, конечно, приводит к его торможению. Само по себе ускоренное движение электрона вызывает излучение. Однако из изложенного выше следует, что это излучение не имеет ничего общего с интерференцией, определяющей излучение Вавилова — Черенкова. Если бы к электрону приложить силу, уравновешивающую все тормозящие силы, то ускорение исчезло бы, а излучение Вавилова — Черенкова осталось бы. Именно так надо понимать утверждение, что электрон, равномерно движущийся в среде, излучает, если его скорость больше фазовой скорости света в этой среде. [c.259] СТОЛЬ значительны, что они обусловливают основное сопротивление, испытываемое снарядами и самолетами при сверхзвуковых движениях. Указанные явления сложнее излучения Вавилова — Черенкова из-за нелинейности гидродинамических уравнений. [c.260] Особенно наглядно происхождение переходного излучения можно понять на след -ющем примере. Если электрон (или другая заряженная частица) находится перед плоской границей идеального металла, то электрическое поле вне металла можно рассматривать как поле диполя, состоящего йз электрона и его электрического изображения в поверхности металла (см. т. П1, 23). Если электрон приближается к металлу, то электрическое изображение движется к нему навстречу. При этом электрический момент диполя уменьшается. Вследствие этого и возникает излучение, В момент, когда электрон пересекает границу металла, происходит как бы аннигиляция электрона и его электрического изображения. Так же возникает переходное излучение, когда электрон выходит из металла в вакуум. [c.261] Аналогично объясняется возникновение переходного излучения, когда заряженная частица переходит через границу двух диэлектриков. В этом случае также применим метод электрических изображений, хотя и в несколько измененной форме (см. т. П1, 24). [c.261] Переходное излучение наблюдалось уже давно в виде свечения анодов рентгеновских трубок. Конечно, природа этого свечения была выяснена много позднее. [c.261] Переходное излучение также используется в счетчиках релятивистских частиц для определения их скоростей. [c.261] Френель дал следующую формулировку принципа Гюйгенса, несколько обобщенную Рэлеем (1842—1919). Окружим все источники света 81, 82, 8 ,. .. произвольной замкнутой поверхностью Р (рис. 150). Каждую точку такой поверхности можно рассматривать как источник вторичных волн, распро-страняюш,ихся во всех направлениях. [c.263] Эти волны когерентны, поскольку все они возбуждаются одними и теми же первичными источниками. [c.263] Световое поле, возникающее в результате их интерференции, в пространстве вне поверхности Р совпадает о Рис. 150. полем реальных источников света. [c.263] Таким образом, действительные источники света можно как бы заменить окружающей их светящейся поверхностью Р с непрерывно распределенными по ней когерентными вторичными источниками. Отличие этой поверхности от реальной поверхности излучающего тела состоит в том, что она абсолютно прозрачна для всякого излучения. В такой формулировке принцип Гюйгенса — Френеля выражает весьма общее положение. Он означает, что волна, отделившаяся от своих источников, в дальнейшем ведет автономное существованйе, совершенно не зависящее от наличия источников. [c.263] Верхний предел интеграла равен /- акс = + 2го. Однако, имея в виду дальнейшие применения, мы не будем его конкретизировать. Точное вычисление интеграла (39.3), конечно, невозможно без знания вида функции К (р). Однако Френель, используя малость длины световой волны, дал метод приближенного вычисления подобных интегралов при весьма обш,их предположениях относительно функции К (р). Опишем из точки Р как из центра концентрические сферы с радиусами г, г -f + 112, г + 2 112), г 4- 3 (Я/2),. .. [c.265] Таким образом, волновое возмущение, создаваемое N первьщи зонами Френеля, равно полусумме возмущений, вносимых крайними зонами. [c.266] Когда точка наблюдения Р приближается к фокусу О, френелевы зоны расширяются, В некотором положении Ро этой точки первая френелева зона охватывает всю сферу. При дальнейшем приближении к О построение зон Френеля становится невозможным. Можно сказать, что вся сфера становится как бы частью первой зоны Френеля. Применяя к этому случаю наши предыдущие рассуждения, нетрудно убедиться, что появляется опережение по фазе, заключенное между нулем и я/2, когда точка наблюдения находится между Р и О. В точке О оно составляет я/2, а при переходе через нее возрастает до я. Таким образом, изл е-нение фазы волны на я при переходе через фокус совершается не скачком, а непрерывно. [c.268] Вернуться к основной статье