Две стороны дифракции света

Две стороны дифракции света [c.33]

В качестве примера приведена одна из таких радиальных зависимостей. На внешней стороне радиального распределения интенсивности наблюдается более или менее монотонный спад при движении к периферии зеркала 1. Кроме того, на все распределение интенсивности накладывается характерная кольцевая структура. Наличие монотонно спадающей части пучка связано с тем фактом, что дифракция света за пределы резонатора происходит в основном из периферийной области пучка. Кольце- [c.226]

При юстировке устройства необходимы определенные навыки. Предположим, что пучок проходит вдоль оси объектива и направляется в сторону объекта. Прежде всего возьмем диафрагму с большим отверстием, которое после грубой юстировки заменяется соответствующей точечной диафрагмой. На белом куске бумаги найдем след пучка, который усиливается и увеличивается при поперечном смещении. При продольном смещении необходимо добиться такого положения диафрагмы, когда исчезают дифракционные кольца, вызванные дифракцией света на ней, т. е. когда диафрагма находится в области, где диаметр пучка меньше диаметра отверстия диафрагмы. [c.114]

Применение голографии в микроскопии основано главным образом на том, что реконструкцию можно осуществить светом, длина волны которого отлична от длины волны излучения, используемого при записи. Если при реконструкции используется более длинноволновое излучение, то происходит увеличение изображения. Таким образом, было бы очень выгодно записывать голограмму с помощью рентгеновского излучения, а реконструкцию осуществлять видимым светом. Таким методом можно было бы получить результаты, которые дает электронная микроскопия. Однако оборудование при этом было бы менее сложным без вакуумной аппаратуры, высокого напряжения, стабилизации напряжения и т. д. Однако осуществить непосредственно рентгеновскую микроскопию невозможно ввиду того, что не существует оптических элементов для рентгеновских лучей. С другой стороны, показатель преломления материалов в рентгеновском диапазоне равен единице и имеет место дифракция света на атомах. [c.186]

Простое оптическое увеличение голограммы не может привести к цели, поскольку в этом случае, с одной стороны, изменился бы размер изображения, с другой стороны, возникли бы оптические аберрации, а при слишком большом увеличении голограммы вообще практически не наблюдалось бы дифракции света на ее структуре. Следовательно, необходимо производить запись сцены на голограмме, размеры которой сравнимы с размерами сцены. Легко попять, какие с этим связаны трудности, даже если бы современная техника могла бы решить эту задачу. [c.191]

По определению, данному в учебниках физики, дифракция света - это нарушение законов геометрической оптики, наблюдаемое в местах резкой неоднородности среды. Отклонение распространения света от прямолинейного, огибание препятствий световыми лучами происходит вблизи краев непрозрачных тел. Оно обусловлено волновой природой света. Как выглядит дифракция у прямолинейного края непрозрачного экрана, иллюстрирует рис. 23. Если осветить экран параллельным пучком света, состоящим из плоских волн, то в области геометрической тени интенсивность света не равна нулю. Она постепенно уменьшается в сторону тени, а в освещенной области возникают полосы максимумов и минимумов освещенности, параллельные краю экрана. [c.34]

Если голограмма освещается лазерным светом, например с таким же геометрическим расположением, как при ее съемке, то волновое поле объекта восстанавливается благодаря дифракции света на интерференционной картине голограммы. Возникает трехмерное (мнимое) изображение объекта — при одинаковом геометрическом расположении на месте объекта, и, кроме того, не показанное (действительное) изображение по ту сторону плоскости голограммы. Это и является вторым этапом способа — восстановлением (реконструкцией) изображения. Обычно не представляет никаких трудностей подавить одно из этих изображений или разделить их между собой. [c.315]

Уменьшение действующего отверстия оптич. системы (диафрагмирование) улучшает кач-во изображения, т. к. при этом иа пучка лучей устраняются краевые лучи, на ходе к-рых в наибольшей степени сказываются аберрации. Диафрагмирование увеличивает также глубину резкости. С другой стороны, уменьшение действующего отверстия снижает из-за дифракции света на краях Д. разрешающую способность оптич. системы. В связи с этим апертура оптич. системы должна иметь оптимальное значение. Другие Д., имеющиеся в оптич. системе, гл. обр. препятствуют прохождению через систему лучей от точек объекта, расположенных в стороне от главной оси оптич. системы. Наиболее эфф. в этом отношении Д. наз. Д. поля зрения. Она определяет, какая часть пр-ва может быть изображена оптич. системой. Из центра входного зрачка РхР Д- поля зрения ЬхЬ видна под наименьшим углом (рис. 2). Д. поля зрения сильнее всего ограничивает лучи, идущие от удалённых от оси точек объекта АВ. [c.158]

Из сказанного должно быть ясно, что световые пучки, выходящие из квантового генератора, могут обладать очень малой расходимостью. Минимальный телесный угол, в котором сосредоточен поток, не может, конечно, быть меньше величины, определяемой дифракцией на зеркале, т. е. (ХЮУ, где О — диаметр пучка. Это минимальное значение реализуется во многих случаях и оно действительно очень мало. Напри.мер, для Я = 500 нм и = 5. мм имеем (Я/О) = 10 , тогда как для некогерентных источников света телесный угол порядка 2я — 4л. Эта сторона вопроса более подробно рассматривается в 229. [c.783]

Электромагнитное излучение обладает квантово-волновой природой. Волновой характер света обусловливает такие явления, как интерференция, дифракция, поляризация и др. С другой стороны, свет представляет собой поток фотонов — элементарных частиц, не обладающих массой покоя, но имеющих энергию [c.227]

Чтобы обеспечить аналогию между этим новым сценарием и дифракцией, на рис. 4.7, а представлены прямоугольная функция и преобразование от нее, обозначенные теперь в соответствии с новой переменной. Однако, как мы уже знаем, основная компонента прямоугольной функции не периодическая (т.е. нулевой частоты) с постоянной амплитудой, вследствие чего функция полностью положительна. Более подходящим примером для рассмотрения световых волн является пара преобразований на рис. 4,7,6. Здесь показана чистая синусоидальная волна с частотой Vi, представленная в виде цуга конечной продолжительности и длины. Она имеет амплитудно-частотное распределение, размытое около V] так, что суммирование дает группу волн (или волновой пакет), которая представляет собой профиль в пределах цуга, но суммарная амплитуда равна нулю с любой стороны от него. Если цуг длинный, то частотное размытие невелико и наоборот, т. е. взаимосвязь здесь такая же, как в случае с парой пространственного преобразования Фурье. Строго говоря, монохроматический свет предполагает наличие цугов бесконечной длины, но это условие физически не выполнимо, поскольку свет излучается атомами дискретно, в виде фотонов в результате все спектральные линии имеют конечную ширину. Если на рис, 4.7, б ширина частотного распределения взята в основном в пределах Vi + 5v, то мы имеем [c.77]

Кварцевый пьезокристалл, возбужденный в одном из своих обертонов, приводит образец в строго продольные резонансные колебания, которые вызывают дифракцию пучка света. Картина дифракции, как это видио в микроскоп, образует в первом порядке линии, расположенные с обеих сторон от центрального изображения щели. В то же время в образце вызываются поперечные колебания, дающие дифракционную картину, которая накладывается иа первую. Она также представляет собой две линии, равноотстоящие от центрального изображения. Однако расстояние между этими линиями менее чем в два раза меньше расстояния между линиями, соответствующими дифракции на продольных колебаниях. [c.353]

Таким образом, зарегистрированная интерференционная картина (зонная пластинка, голограмма) образует действительное изображение точечного источника, как если бы это была линза. Кроме действительного изображения источника, такая голограмма, в отличие от линзы, сформирует и мнимое изображение источника. При дифракции на решетке свет отклоняется не только в направлении оси системы, но и в противоположную сторону на точно такой же угол, образуя теперь уже расходящуюся волну с радиусом кривизны, совпадающим с радиусом кривизны волны от точечного объекта, использовавшегося при регистрации голограммы. [c.24]

Чтобы более подробно изучить процесс восстановления, будет полезно начать с простого случая освещения точечным источником. Такое освещение может быть в первом приближении осуществлено с помощью достаточно малого отверстия, используемого в качестве источника света. Вначале будет удобно ограничить обсуждение двумерными предметами, занимающими часть замкнутой поверхности Е, которая включает точечный источник О. Предмет в точке Р поверхности Е может быть охарактеризован коэффициентом пропускания амплитуды t P), который равен отношению комплексных амплитуд по обе стороны от Е в окрестности точки Р. Коэффициент t, вообще говоря, комплексный он действителен лишь в случае чисто поглощающих предметов. Вполне очевидно, что понятие коэффициента пропускания (действительного или комплексного) не применимо к предмету, который является двумерным в математическом смысле. Что же касается физического предмета, к которому это понятие применимо, то мы должны предположить, что его толщина равна по крайней мере нескольким длинам волн. Более того, мы должны предположить, что вдоль поверхности Е функция t P) не изменяется заметно в пределах длины волны. Таковы условия применимости теории дифракции Френеля — Кирхгофа. В электронной оптике при использовании быстрых электронов с длиной волны около 0,05 А эти условия всегда выполняются, так как не существует предметов (исключая атомные ядра), чьи физические свойства изменялись бы значительно в пределах расстояния около десяти длин волн, [c.226]

Если оптическая однородность среды нарушена, например, в среде имеются мельчайшие частицы постороннего вещества, случайно распределенные в объеме среды (в качестве примеров можно указать пыльный воздух, туман, дым), то говорят о рассеянии света, не употребляя термин дифракция. Такие среды называют оптически мутными свет в них распространяется не только в прямом направлении, но и рассеивается во все стороны. Явление рассеяния в оптически мутных средах впервые исследовал в 1869 г. английский физик Джон Тиндаль, поэтому явление получило название эффекта Тиндаля. Тиндаль первым наблюдал, что белый свет при рассеянии становится синеватым и высказал мысль, что голубой цвет неба связан с рассеянием солнечного света на частичках пыли, которые всегда есть в достаточном количестве в атмосфере Земли. [c.134]

Когда длина одной. из сторон много больше длины другой, мы приходим к выражению (6.20) для дифракции на длинной щели. В дифракционной картине от прямоугольного отверстия (рис. 6.17, а) распределение интенсивности в соответствии с (6.26) дается произведением распределений от взаимно перпендикулярных щелей. Интенсивность равна нулю вдоль двух рядов линий, параллельных сторонам прямоугольника. Заметную интенсивность имеют лишь средние цепочки максимумов, образующие крест на рис. 6.17, а. Относительная высота максимумов интенсивности, расположенных вдоль этих линий, характеризуется соотношением (6.22). Величина остальных максимумов столь мала (0,2% для ближайших к центру), что они не видны на приведенной фотографии. Большая часть светового потока приходится на центральный максимум, и именно его можно рассматривать как изображение находящегося в фокусе коллиматора точечного источника, получающееся в фокальной плоскости объектива при ограничении сечения, формируют щего изображение пучка света прямоугольной диафрагмой. Это изображение шире в направлении более короткой стороны прямоугольника. [c.292]

Направление лучей дифрагированных пучков зависит от угла у, в связи с чем в приборах с решетками, как и в призменных приборах, имеет место искривление спектральных линий прямая входная щель изображается в виде дуги, обращенной выпуклостью в сторону коротковолновой части спектра. Кривизна спектральных линий возрастает при увеличении длины волны света X и угла дифракции р. Мера борьбы с кривизной спектральных линий — применение искривленных щелей. [c.368]

Анализ дифракции Френеля в общем случае или применительно к прохождению света через сколь-нибудь сложные неоднородные структуры представляет собой непростую задачу. Поэтому мы ограничимся рассмотрением дифракции Френеля на квадратном отверстии со стороной /. Представим выражение (1.2.40) в виде произведения двух интегралов, считая углы у и а пренебрежимо малыми [c.25]

Преломление, закон Снеллиуса, принцип Ферма. Мы привели два вывода закона Снеллиуса. Один вывод основывался на простых геометрических построениях (п. 4.3). Другой — на том факте, что число гребней волны, приходящихся на единицу длины, вдоль границы раздела двух сред одинаково с обеих сторон от границы (п. 7.2). Оба эти вывода используют понятие плоской волны. Поскольку геометрическая оптика всегда оперирует с лучами, т. е. с узкими пучками света, то мы приведем третий вывод этого закона, основанный на понятии пучка, ограниченного дифракцией. При этом выводе мы не будем рассматривать рассеяние пучка вследствие дифракции. [c.449]

Если среда мутная, например туман, то из-за дифракции прямолинейное распространение света сопровождается его рассеянием в стороны. [c.13]

Прежде явление глории объясняли обычной дифракцией ка-ким-то образом отраженного света на передних каплях облака. Это объяснение является неправильным, так как 1) его геометрическая сторона не обоснована 2) относительные диаметры колец не удовлетворяют обычной теории дифракции 3) свет колец сильно поляризован. Правильное объяснение заключается в том, что эти необычные изменения интенсивности света, рассеянного близ направления назад, присутствуют уже в диаграмме рассеяния отдельной капли. В таком случае полная теория должна основываться на формулах Ми, однако мы увидим, что главные особенности можно объяснить совсем просто на основе принципа Гюйгенса. [c.291]

Уже в первых исследованиях свойств света, проведенных Фраунгофером, Френелем, Юнгом, Эри и другими учеными в XVIII и XIX веках, было обращено внимание на две стороны дифракции света [c.33]

Характер рассеяния света одиночной частицей зависит от отношения между ее радиусом г (радиус неоднородности) и длиной волны [. Для больших частиц при падающий на разные участки поверхности частицы свет отражается от них под различными углами (рис. 23.3). Практически можно считать, что весь свет, падающий на переднюю поверхность крупной частицы, рассеивается в стороны. Для частиц, размеры которых сравнимы с длиной волны (г Я), основным является рассеяние, возникающее в результате дифракции света на этих неоднородностях (дифракционное рассеяние). Рассеяние на очень малых частицах (г<Я) принято называть рэ-леевским, так как теорию этого вида рассеяния впервые разработал Рэлей. [c.114]

С другой стороны, лучевой расчет не позволяет выявить технологические недостатки конструкции и оценить влияние на качество изображения таких паразитных явлений, как бликование преломляющих поверхностей, дифракция света в нерабочие порядки ДОЭ и т. п. [c.91]

Нормальная ширина щели, как известно, рассчитывается по формуле aн = Xf/D, где X —длина волны й//— относительное отверстие коллиматора, освещающего диспергирующий элемент. С другой стороны, угловая ширина главного дифракционного максимума, соответствующего дифракции света на щели шириной а, равна Я/а. Приравняв его линейную величину, равную /Я/а, диаметру объектива, получим размер нормальной ширины щели. Этот результат является следствием теоремы Ван Циттерта—Цернике, которая определяет размер области когерентности как область, лежащую в пределах центрального дифракционного максимума, так как в этой области все составляющие излучения действуют синфазно. Другими словами величина пространственной когерентности определяется эффективной угловой шириной спектра пространственных частот источника излучения. Чем меньше геометрические размеры источника, тем шире его пространственный спектр и тем более он когерентен. Однако существуют источники специальной структуры, имеющие широкий спектр пространственных частот при больших геометрических размерах. Примером такого источника является щелевая решетка шириной 1 и с периодом й, равным нормальной ширине щели. [c.470]

Позднее, 15 октября 1815 г., Огюстен Жан Френель представил Французской академии знаменитый трактат Дифракция света , в котором, развивая идеи Гюйгенса и Юнга, изложил систематическое описание интерференционных полос, наблюдаемых на темной стороне препятствия, освещаемого небольшим источником света. Френель смог показать, что измеренные расстояния между полосами совпадают с результатами вычислений, основанных на волновой теории. Кроме того, Френель придал более строгую форму принципу Гюйгенса, подчеркнув важную роль фаз отдельных вкладов от излучателей. Действительно, Гюйгенс еще не знал ни о поперечных колебаниях, ни о принципе интерференции, ни о существовании упорядоченной последовательности волн в цуге. В июле 1819 г. Французская академия наградила Френеля специальной премией, отметив таким образом окончательную победу волновой теории над корпускулярными представлениями Ньютона. [c.247]

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]

На микроскопическом масппабе невозможно достоверно определить, чем является материя - волной или частицей. Например, свет при распространении в пространстве ведет себя как волна (явления отражения, дифракции, интерференции), при контакте же с большим количеством конденсированного вещества - как поток частиц (явление фотоэффекта). Элементарные частицы при столкновении могут аннигилировать с выделением энергии -электромагнитного излучения определенной частоты. Согласно принципу неопределенности Гейзенберга, в пределах атома невозможно одновременно точно определить Местоположение и импульс электрона. Он ведет себя подобно волне, распространяющейся внутри сферы с радиусом, равным радиусу атома. С другой стороны, на больших масштабах все конденсированное вещество состоит из элементарных частиц, и они ведут себя, как и положено частицам. [c.138]

Простейшая схема Д. г.— двухволновая 2 когерентных пучка пересекаются в нелинейной среде, падая с одной или разных сторон под одинаковыми углами к сё поверхности. Создаваемая ими интерференционная картина записывается в среде в виде периодич. структуры (решётки), на к-рой эти же пучки дифрагируют (с а-м о д и ф р а к ц и я). Это приводит к изменениям параметров пучков, поэтому записываемая решётка также изменяется по глубине регистрирующей среды. Для Д. г. важны среды с изменяюплимся под действием света показателем преломления п. Самодифракция 2 стационарных пучков в такой среде при совпадении экстремумов записываемой решётки (показателя преломления) и записывающего интерференционного поля по приводит к изменениям их амплитуд, т. е. к перераспределению интенсивностей пучков, но изменяет их разность фаз Дф (среда с локальным откликом). Если решётка сдвинута по фазе относительно интерференционного поля на угол, не кратный я, то изменяются амплитуды, т. с. интенсивности волн (среда с нелокальным откликом). При отом происходит перекачка энергии между волнами. Макс. перекачка соответствует рассогласованию решёток показателя преломления и интенсивности интерференционного поля на угол п/2 (сдвиговая четвертьволновая голограмма) при этом Дф—0. Одноврем. преобразование амплитуд и фаз при самодифракции 2 волн в среде с локальным откликом возникает либо в нестациопарном режиме, либо в случае тонкой решётки в результате появления высших порядков дифракции. [c.624]

При дифракции Фраунгофера доля света, приходящаяся на осн. максимум в центре картины, значительно превосходит оснсщёиность всего остального (рис. 5, в). Следует отметить, что чем уже щель, тем больше дифракц. расходимость света. По этой причине картина фраунгоферовой дифракции на прямоугольнике (рис. 6) сильнее вытянута вдоль его короткой стороны. Побочные максимумы вдоль осей симметрии появляются всегда при Д. с. на фигурах с углами и обусловливают явления световых вееров , к-рые при наблюдении маленьких светящихся объектов выглядят радиальными лучиками. 675 [c.675]

В общем случае в оптических системах формирования изображения имеется диафрагма, которая регулирует способность системы собирать свет. Эта апертурная диафрагма, нередко помещаемая между различными линзовыми элементами систем, неизбежно приводит к возникновению дифракции. Со стороны объекта (т. е. источника) эта апертура называется входным зрачком, а со стороны изображения-выхос)ньш зрачком. На языке инструментальной (приборной) оптики зрачки являются, таким образом, изображениями апертурной диафрагмы, построенными в пространствах объекта и изображения. А определенная уже в разд. 2.2 апертурная функция, представленная в координатной системе пространства изображения, называется выходной) функцией зрачка. [c.35]

Если ширина узкой щели равна Ь, а восстановленное изображение находится на расстоянии от голограммы На, то угловое разрешение будет равно из-за немонохроматичности источника света и размера щели, а с другой стороны, вследствие дифракции оно будет равно Х/Ь. Чтобы минимизировать уменьшение разрешения, необходимо приравнять оба этих разрешения друг другу. Из полученного уравнения в предположении, что Ri< Ri2> находим [c.253]

При восстановлении (рис. 1,6) голограмма освещается белым светом с той же стороны, с которой падал опорный пучок. Как и в случае дифракции на кристалле, образуется одноцветное восстановленное изображение, которое получается в соответствии с принципом восстановления волнового фронта, описанным Габором в 1948 г. [3]. [c.215]

С другой стороны, когда свойства среды меняются непрерывно так, что изменение свойств среды на длине волны незначительно, распространение происходит аналогично рефракции света в атмосфере эти вопросы рассматриваются обычно в книгах по оптике и астрономии. В атмосфере однородного покоящегося газа различия в скорости звука могут возникнуть только вследствие различий в телшера-туре ( 59). Рефракцией, обусловленной различием температуры по высоте, занимался впервые Осборн Рейнольдс (1876). Предположим, что, как это обычно бывает, температура уменьшается при увеличении высоты над землей. Так как скорость звука пропорциональна корню квадратному из абсолютной температуры, то нижние части фронта волны будут распространяться с большей скоростью, чем верхние, так что фронт, который первоначально был вертикальным, будет по мере движения все больше и больше отклоняться вверх. Следовательно, на достаточном расстоянии звук будет в большей части проходить над головой наблюдателя, а те остаточные эффекты, которые наблюдатель все же услышит, будут обусловлены дифракцией. [c.274]

Если знаменатель этого выражения обращается в нуль, то почти весь свет сконцентрируется в спектре порядка т. Для этого должно быть т -Н (d/k) (п — 1) а = = 0. С другой стороны, d sin б = trik, или, ввиду малости угла дифракции, d-d = nik. Исключая т, получаем [c.343]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...