Дифракция экрана

Математически развивая теорию дифракции, Кирхгоф в 1882 г. доказал, что принцип Гюйгенса — Френеля вытекает из волновых уравнений оптики, причем вышеупомянутые замечания учитываются автоматически. Кирхгоф в своей теории также не принял во внимание влияние вещества экрана на световое поле вблизи него. [c.125]

ДИФРАКЦИЯ НА КРУГЛОМ ОТВЕРСТИИ, КРУГЛОМ ПРЕПЯТСТВИИ и НА ПРЯМОЛИНЕЙНОМ КРАЕ НЕПРОЗРАЧНОГО ЭКРАНА [c.130]

Дифракция света на прямолинейном крае непрозрачного экрана. Свет, исходящий из точечного источника S, падает на непрозрачный экран 5i, имеющий прямолинейный край и простирающийся влево до бесконечности. Наблюдение ведется на экране Э-2 (рис. 6.11). Так как волновой фронт ограничивается прямолинейным краем полуплоскости, то наблюдается дифракция. Для оценки дифракционной картины на экране необходимо, как и в предыдущих [c.132]

Очень эффектные явления легко наблюдать при использовании достаточно интенсивного источника света, в нескольких метрах от которого устанавливается малый непрозрачный экран или ирисовая диафрагма, позволяющая открывать ряд зон Френеля. Конечно, расстояние а г 02 источника света до матового экрана, на котором следует наблюдать дифракционную картину, должно быть достаточно большим (не менее 10 — 15 м). Эти эксперименты (рис. 6.6) трудно показать в большой аудитории без современных технических средств. Многие из опытов по дифракции Френеля можно демонстрировать с помощью простейшей телевизионной установки, включающей передающую трубку (монитор) и несколько телевизоров, установленных в аудитории. Свет от мощной лампы фокусируется на небольшой круглой диафрагме. После дифракции на исследуемом препятствии свет от этого точечного источника попадает на фотокатод монитора и зрители наблюдают на экранах телевизоров сильно увеличенное изображение дифракционной картины (рис. 6.5, 6.6). [c.262]

Не менее эффектно применение для этих опытов УКВ, длина волны которых примерно в 10 раз больше длины волны в оптическом диапазоне. Используя современные источники УКВ, нетрудно показать большой аудитории отчетливые дифракционные эффекты - дифракцию круглого отверстия, от края экрана и т. д. На рис. 6.7 изображена фотография установки для опытов с зонной пластинкой, размеры которой при а = а2 = м и л 3 ( м достаточно велики. [c.262]

Обратимся к описанию дифракции электромагнитных волн на препятствиях различной формы. В частности, очень характерная картина наблюдается при дифракции на крае экрана, на щели и т.д. Расчет этих картин очень сложен, и крайне полезным был бы какой-нибудь упрощенный метод, позволяющий изучать условия дифракции и сравнивать их с опытом. К обоснованию такого графического метода мы сейчас и перейдем. При этом каждому элементарному колебанию сопоставим некоторый вектор. [c.264]

Такое соотношение должно сказаться на построении кривой для определения суммарной амплитуды колебаний. При равных площадях зон (например, при дифракции на круглом отверстии) результирующая кривая имела вид спирали. В данном случае получится сложная кривая — вначале она более полога, а затем (когда площади соседних зон становятся примерно одинаковыми) переходит в спираль, фокус которой смещен относительно начала координат. Если отодвинуть край экрана влево (рис. 6.9) и просуммировать колебания, приходящие из открывающихся зон, то получается левая часть кривой, которая симметрична рассмотренной. Эту сложную кривую — клотоиду — называют спиралью Корню (рис. 6.10). Аналитические выражения, описывающие такую кривую, называют интегралами Френеля [c.265]

Фотография, полученная при дифракции лазерного излучения на крае экрана [c.266]

Аналогичные отклонения наблюдаются и при использовании УКВ. В частности, отчетливую дифракционную картину можно получить при дифракции УКВ-излучения на крае какого-либо экрана, но распределение интенсивности оказывается отличным от рассчитанного для сферического волнового фронта, так как установка с клистроном излучает волну, более похожую на плоскую, чем на сферическую, что следует учитывать при обсуждении этого простого и эффектного опыта. [c.267]

Очевидно, что а = djD — угол, под которым видна система двух щелей из точки Р. Для того чтобы было законным использование формул б.З, несколько видоизменим схему опыта (рис. 6.50) между источником (щелью) S и экраном А введем линзу L так, чтобы щель S находилась в ее главном фокусе. Линза Z.2 (Р тем же фокусным расстоянием F, что и Lj) установлена так, что ее главная фокальная плоскость совпадает с плоскостью экрана В. Непрозрачный экран А с двумя параллельными щелями расположим между линзами L и L2. Тогда выполняются все условия для наблюдения дифракции Фраунгофера. При такой геометрии опыта в выражениях, определяющих углы а, р и а, нужно заменить vi D2 F. [c.311]

В чем заключается метод векторных диаграмм в применении к задачам дифракции Разберите таким способом дифракцию света на круглом отверстии и крае экрана. [c.458]

Рассмотрим несколько простых случаев. Мы будем пользоваться гипотезой, положенной Френелем в основу его рассуждений, предполагая, что часть фронта световой волны, прикрытая непрозрачным экраном, не действует совсем, а неприкрытые участки фронта действуют так, как если бы экрана совсем не было. Гипотеза эта не самоочевидна и в непосредственной близости к краям отверстий не вполне верна (см. примечание на стр. 153). Однако для больщинства практически интересных случаев, когда размеры отверстия значительно больше длины волны X, метод Френеля достаточно хорошо описывает явления дифракции. Причина успеха метода Френеля лежит в том, что влияние материала экрана сказы- [c.160]

Рассмотрим в качестве примера применение спирали Корню к разбору вопроса о дифракции на краю экрана. [c.167]

Дифракция краю экрана. [c.167]

Строгое решение дифракционных задач как задач о распространении электромагнитных волн вблизи препятствий удалось получить лишь для сравнительно немногочисленных (4 — 5) случаев. Так, Зоммерфельд (1894 г.) решил задачу о дифракции на краю идеально проводящего прямого экрана. Расхождения между результатами теории Зоммерфельда и точными измерениями можно, по-видимому, отнести за счет невозможности точно осуществить на опыте условия теории (реальный экран нельзя сделать идеально проводящим и бесконечно тонким, а его края нельзя сделать идеально острыми, как предполагается при теоретическом рассмотрении). Сопоставление этого и некоторых других случаев, разобранных по методу, аналогичному методу Зоммерфельда, показывает, что приближенная трактовка на основе принципа Гюйгенса — Френеля и метода Юнга дает достаточно хорошее приближение для не очень больших углов дифракции. В соответствии с этим мы и в дальнейшем будем широко пользоваться методом Френеля, помня, конечно, об указанном ограничении. [c.171]

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 качестве средства защиты работающих от непосредственного воздействия шума употребляются экраны. Экран представляет собой преграду для прямого звука, устанавливаемую между работающим и источником. Формы экранов весьма разнообразны (рис. 55). Кроме изображенных на рисунке экранов защитой от шума может быть плоская преграда, линейные размеры которой больше половины длины волны наинизшей составляющей шума, от которого надлежит защититься. Человек защищается экраном только от прямого звука, отраженные же волны проникают за любой тип экранов, кроме экранов в форме колпака. Для того чтобы снизить влияние отраженной звуковой энергии, а также энергии, проникающей за экран благодаря дифракции звуковых волн, внутренние поверхности, обращенные в сторону работающего, покрываются звукопоглотителем. Частотная характеристика звукопоглощения последнего выбирается так, чтобы она имела форму аналогичную форме спектра шума, от которого надлежит защититься. [c.145]

VI. Дифракция на краю экрана и принцип инерции [c.636]

ВОЛН. Если в качестве экрана Э поставить фотопластинку, на которой после проявления будет система полос, то она может быть использована ДЛЯ воспроизведения интерферировавших волн. Действительно, если проявленную пластинку поместить в то же место оптической системы (рис. 31, б) и в той же ориентации, в какой она экспонировалась, и направить на нее просвечивающую волну, идентичную опорной, а волну 2 прикрыть диафрагмой Д, то фотопластинка представит собой дифракционную решетку. В результате дифракции образуются волны, которые фактически воспроизводят волну, перекрытую диафрагмой Д. [c.75]

Поскольку с достаточной для практики точностью выражение (182) описывает также дифракцию Фраунгофера от таких объектов, как проволока, непрозрачные волокна, нити, полоски и др., которые можно рассматривать как дополнительные экраны к щели (и, следовательно, использовать принцип Бабине [23]), проведенный анализ полностью распространяется и на эти объекты, а полученные выводы являются общими и должны учитываться при разработке дифракционных измерителей размеров объектов произвольных форм. [c.255]

Рис. 1. Схема дифракции волн от крап экрана по Юнгу.

Рис. 2. Схема дифракции волн от края экрана по Френелю.

Согласно волновому принципу Гюйгенса, положение волнового фронта в некоторый момент времени позволяет определить волновой фронт, а следовательно, и направление лучей в любые последующие моменты времени. Исходя из такого построения, можно прийти к выводу о том, что свет при прохождещш через отверстия на непрозрачном экране распространяется также и в области геометрической тени непрозра<нюго экрана, т. е. имеет место отклонение света от направления прямолинейного распространения. Такое явление огибания светом препятствия носит название дифракции света. Задачу дифракции можно считать решенной, если определить распространение интенсивности в зависимости от углов между прежним направлением (направлением прямолинейного распространения) и направлениями дифрагированных лучей (угол между прежним направлением луча и дифрагированным лучом будем называть углом дифракции). Принцип Гюйгенса не в сосгоя- [c.118]

Пятно Пуассона. В 1818 г. Френель представил свою теорию дифракции на соискание премии Французской Академии. В том же году член комитета по премиям Пауссон, исходя из теории Френеля, доказал, что в центре тени маленького диска должно наблюдаться светлое пятно, носящее по сей день название ттна Пуассона. Однако поставленный соответствующий опыт вначале не подтвердил предсказание Пуассона. На основании этого Пуассон пришел к выводу, что теория Френеля неверна. Будет уместным отметить, что такое несоответствие результатов эксперимента с выводом из теории Френеля о наличии светлого пятна в центре может иметь место в том случае, когда края непрозрачного экрана не совмещаются точно с краями зон Френеля. Другой член комитета Араго, выполнив соответствующий эксперимент, доказал, что действительно при дифракции света от круглого непрозрачного экрана в центре тени возникает светлое пятно, предсказываемое теорией Френеля. [c.132]

Фраунгоферова дифракция от одной щели. Рассмотрим дифракцию плоской монохроматической световой волны от щели ширигюй Ь (рис. 6.17). Для простоты будем считать, что световая волна длиной X падает нормально к плоскости щели. Параллельный пучок света, пройдя через щель на непрозрачном экране 5j, дифрагирует под разными углами в правую и левую сторону от первоначального направления падения лучей. Линза Л собирает параллельные пучки дифрагированных лучей в соответствующих точках экрана [c.136]

Для нахождения результирующей амплитуды в любой точке экрана наблюдения, определяемой углом дифракции ср, необходимо змать распределение фаз всех колебаний, приходящих в эту точку. Поскольку линза не вносит добавочной разности хода, то распределение фазы в точке Вф будет таким же, как в плоскости MF, образующей с плоскостью щели угол ц>. Псэтому пребуется найти распределение фаз для элементарных полсс в плоскости MF. [c.138]

Построение зон [ ренеля в случае дифракции ка крае экрана [c.264]

Применим графический метод для исследования очень важного случая — дифракции световых волн на крае экрана. Здесь возникает трудность при разбиении на зоны поверхности волнового фронта. На кольцевые зоны делить нельзя, так как экран отрежет по половине от каждой из них. Поэтому попробуем разделить поверхность сферического волнового фронта плоскостями, параллельными ребру экрана (рис. 6.9). Проведем эти плоскости так, чтобы по-прежнему излучение проходило от каждой последующей зоны в противофазе с излучением предыдущей. Для этого положим М Р — MqP = Х/2, М2Р — Ml = л/2 и т. д. Очевидно, что отрезки дуг не равны между собой, т. е. MqM М1М2 [c.265]

Следует иметь в виду, что все проведенные расчеты и построения дифракционных картин справедливы лишь для источника со сферическим волновым фронтом с равномерным распределением энергии по фронту (дифракция Френеля). Если источник достаточно мал, т.е. может считаться точечным, то результаты эксперимента близки к расчетным данным. Но при ипменении условий опыта согласие с рассмотренной теорией уже не наблюдается. Так, например, на рис. 6.12 приведена копия оригинальной фотог рафии, полученной при дифракции лазерного излучения на крае экрана. В этом случае наблюдается очень четкая дифракционная картина, но отношение интенсивностей максимумов и минимумов существенно отличается от распределения, приведенного на рис. 6.11, так как для лазерного излучения распределение энергии по сферическому волновому фронту нельзя считать равномерным. [c.267]

Применение метода Гюйгенса—Френеля в данном случае весьма просто. Будем считать, что воображаемая поверхность а совпадает с плоскостью непрозрачного экрана и целиком закрывает исследуемое отверстие. В наиболее простом случае — нормальное падение исходной волны на поверхность экрана — дополнительная разность хода лучей от различных участков щели определяется углом дифракции (р. Упрощается и вычисление множителя А (ц/), значение которого влияет на интенсивность в центре дифракционной картины и не сказывается на распределении интенсивности. В эксперименте же, как правило, исследуется лишь относительная интенсивность (интенсивность в центре дифрак-ционнной картины условно принимается равной единице), так как относительные измерения несравненно проще и надежнее абсолютных измерений распределения освещенности, требующих предварительной градуировки приемников света, учета возможного поглощения и т. д. [c.282]

Величина хю есть, очевидно, ширина гауссова распределения интенсивности поля на расстоянии z от экрана ЕЕ. Согласно соотношению (43.6) квадрат ширины распределения на расстоянии z равен сумме квадрата исходной ширины (щ ) и квадрата ширины zlkWf , подсчитываемой по формуле для дифракции Фрауцгофера (ср. (43.5)). При z-> оо (практически при 2яшоА) ве- [c.187]

Теория оптической дифракции, развитая для круглого непрозрачного экрана, предсказывает, что дифракционное рассеяние должно быть резко анизотроп- [c.349]

Одним из классических опытов такого рода является дифракция волн на прямолинейном крае полубеско-нечной плоскости, которая количественно анализируется с помощью спирали Корню. В результате дифракции возникают полосы, параллельные прямолинейному краю экрана, видимость которых постепенно уменьшается при удалении от края экрана. Под экраном интенсивность дифрагированной волны плавно уменьшается (рис. 39). [c.63]

В опытах по дифракции электронов на поликристаллической фольге найдено, что диаметр дифракцис1НН0Г0 кольца, соответствующего отражению первого порядка от плоскостей с межплоскостным расстоянием d, равен г = 3 10 м. Расстояние от фольги до экрана /= 15- 10 м. Найти d. Энергия электронов 200 эВ. [c.66]

В предыдущих параграфах мы уже указывали на существование ряда явлений, из которых следует, что представление об электронах, как механических частицах, не может быть сохранено. Понятие об электронах, как частицах, движущихся подобно материальным точкам классической механики по определенным траекториям, возникло на основании тех опытов, которые в начале этого столетия были произведены над электронными пучками и над отдельными быстрыми электронами. В вакуумной трубке можно с помощью диафрагм получить достаточно резко ограниченный пучок электронов. При воздействии на этот пучок, например, магнитного поля он искривляется так, как должны искривляться траектории отдельных заряженных частиц, на которые действует магнитная сила. Метод сцинтиляций позволяет регистрировать отдельные электроны, попадающие в определенное место флуоресцирующего экрана. В камере Вильсона можно заснять следы быстрых электронов. Но наряду с этими явлениями в двадцатых годах нынешнего столетия были открыты другие явления, обнаружившие волновые свойства электронов. Было установлено, что электроны при прохождении через кристаллы и при отражении от них обнаруживают свойства дифракции, вполне аналогичные тем, которые присущи рентгеновым лучам. Как показал де-Бройль, можно получить согласие с опытом, если допустить, что пучок однородных по скоростям электронов характеризуется частотой v и длиной волны X, связанными с кинетической энергией электронов и их количеством движения М соотношениями [c.87]

Для устранения влияния излучения лазера, не претерпевшего дифракции, на работу прибора и обеспечения возможности привязки процесса измерения к одному и тому же дифракционному порядку в широком диапазоне измерений размера в приборе используется ограничивающий экран, установленный на сканирующем зеркале. Такое конструктивное расположение экрана позволяет также максимально приблизить его к входной щели ФЭУ, устранить влияние паразитной дифракции на его краях и уменьшить влияние фоновых засветок на работу ФЭУ. Уменьшению фоновой засЕетки способствует и светофильтр 9, расположенный перед щелью ФЭУ. Телескопическая система служит для увеличения поперечного сечения пучка лазера и этим способствует увеличению допустимого поперечного смещения изделия. [c.265]

При распространении звука соотношения Г. а. могут потерять свою применимость в результате усложнения структуры звукового поля, а затем вновь восстановить её. Так, при приближении к каустической поверхности Г, а. даёт при расчёте поля ошибочные результаты (в частности, согласно лучевой картине, поле на каустике обращается в бесконечность) по удалении от каустики звуковое поле снова правильно описывается лучевой картиной. При физ. выделении лучевой трубки, напр, при диафрагировании плоской волны большим отверстием а экране, когда, согласно Г. а., проходящий пучок параллельных лучей должен был бы распространяться неограниченно, в действительности лучи постепенно вытесняются с боков дифракц. полем и на расстоянии от экрана D — линейный [c.438]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...