Дифракция на Fraunhofer. Спектрален анализ на електромагнитни светлинни вълни

Дифракцията е определен набор от явления, които се наблюдават, когато светлинните вълни се движат през средата с изразени несъответствия (малки дупки, непрозрачни екрани и т.н.). Те са свързани с отклонение от принципите на геометричната оптика. Същността на това понятие е способността на електромагнитното облъчване да обгръща всички препятствия. Fraunhofer дифракцията има много по-голямо практическо значение в оптиката, отколкото явленията на Френкел дифракция.

Благодарение на това собственост, електромагнитни вълни светлината, преплитането на препятствията, попадат в зоната на така наречената геометрична сянка и проникват в дупките с малък диаметър. Преминавайки през тях, вълните се разпадат на компоненти, което отваря широки възможности за изучаване и спектрален анализ естеството на светлинните изследвания. В този случай, дифракцията на Fraunhofer предполага, че размерите на дупките дължината на вълната.

Този феномен се обяснява и с помощта на принципа Huygens-Frenkel. Използва се за решаване на някои проблеми, свързани с изследванията в областта на разпределението на интензивността на светлинната радиация и нейното разпространение в различни среди с препятствия. Откриването на дифракционното явление в своето време служи като ключово доказателство за вълната на светлината. Първата количествена теория за този феномен принадлежи на френския физик Френкел. Въпреки това, постулатите му все още имат основно теоретично значение.

Дифракцията на Fraunhofer има практическо приложение, при което източникът на светлинно лъчение се поставя в центъра на обектива. Не се изисква, ако източникът е лазер, тъй като той излъчва паралелен лъч на излъчване. Fraunhofer дифракция се случва на всяка пречка, установена в пътя на светлинните лъчи, преминаващи през лещата. Картината на това оптичен феномен се наблюдава в фокалната равнина на друга леща, разположена зад препятствието.

Но най-простият за изчисления и изключително важен за практичната оптика е дифракцията на Fraunhofer върху един прорез с голяма дължина на правоъгълна секция. В този случай монохромна равнина вълна пада върху дупката. Светлинното поле зад прореза е конструирано в съответствие с принципа на Huygens в резултат на смущения на последователна вторична вълна. Всички вълни от този тип произхождат от различни участъци от вълната. Основната характеристика на дифракционния модел е, че вторичните вълни, излъчвани от лентата на предната вълна, които се сгъват след преминаване през препятствието, образуват една цилиндрична вълна, чиято ос обслужва тази лента.

Дифракционната схема в този случай е редуване на светлинните области с тъмни и се характеризира с наличието на светло петно ​​в центъра, където се намира зоната на геометричната сянка. Характерно е, че за бяла светлина картината ще бъде боядисана. Централната лента ще бъде ярка, а останалите ще се редуват цвят от виолетово до червено. Дифракцията на Fraunhofer върху процепа създава замъглено изображение на източника на светлина, което се разделя от тъмните ивици. Дифракционният образ на малки отвори дава система от концентрични кръгове с тъмно място на Poisson в центъра. Светлинните ленти, които се появяват на екрана, се наричат ​​дифракционни максимуми, докато тъмните такива се наричат ​​минимуми.

Феноменът на дифракцията се използва за точно измерване на дължината на светлинните вълни. Той също така се взема предвид при проектирането на различни оптични устройства, Тъй като това явление налага някои ограничения върху тях разделителна способност.