Слайд 6
Схема дифракции волн от края экрана по Юнгу
Слайд 7
Дифракция плоского волнового фронта на полуплоскости;
а –
графическое распределение интенсивности I;
б – дифракционная картина
Слайд 10
8.1. Принцип Гюйгенса-Френеля и дифракция
Дифракцией называется совокупность
явлений наблюдаемых при распространении света в среде с резкими
неоднородностями, размеры которых сравнимы с длинной волны, и связанных с отклонениями от законов геометрической оптики.
Слайд 11
Явление дифракции объясняется с помощью принципа Гюйгенса, согласно
которому каждая точка, до которой доходит волна, служит центром
вторичных волн, а огибающая этих волн задает положение волнового фронта в следующий момент времени.
Слайд 12
Согласно принципу Гюйгенса: каждую точку фронта волны можно
рассматривать как источник вторичных волн.
Френель существенно развил
этот принцип.
• Все вторичные источники фронта волны, исходящей из одного источника, когерентны между собой.
• Равные по площади участки волновой поверхности излучают равные интенсивности.
Каждый вторичный источник излучает свет преимущественно в направлении внешней нормали к волновой поверхности в этой точке.
Для вторичных источников справедлив принцип суперпозиции.
Слайд 13
8.2. Метод зон Френеля
Границей первой (центральной) зоны служат
точки поверхности S, находящиеся на расстоянии
от точки M.
Колебания в точке M от соседних зон - противоположны по фазе
Слайд 15
При сложении колебаний соседних зон, они должны взаимно
ослаблять друг друга:
площади соседних зон одинаковы, а амплитуды
при
,
, число
зон
, а радиус первой зоны
.
Амплитуды волн, приходящих в точку M от соседних зон примерно равны.
Слайд 16
Результирующая амплитуда
.
Интенсивность излучения
.
Результирующая амплитуда, создаваемая
в некоторой точке M всей сферической поверхностью, равна половине
амплитуды, создаваемой одной лишь центральной зоной, а интенсивность
.
Интенсивность света увеличивается, если закрыть все четные зоны:
Слайд 17
Зонная пластинка перекрыты все четные зоны Френеля
на волновой поверхности
Слайд 18
Пренебрегая 2, для не очень больших m найдём
hm:
hm = 0,5bm/(a + b).
Если расстояние a до источника
света S и расстояние b до точки наблюдения P много больше размеров зон Френеля, то радиус rm
Найдём радиус m-ой зоны Френеля. Как следует из геометрических соображений
Слайд 19
8.3. Дифракция Френеля от простейших
преград
Дифракция от круглого
отверстия
Вид дифракционной картины зависит от
числа зон Френеля, открываемых отверстием.
a
b
Слайд 20
Дифракция на круглом отверстии при
открытом нечетом (а) и четном (б) числе зон
Слайд 21
8.4. Векторная диаграмма (спираль Френеля)
Волновая поверхность разбивается на
очень маленькие по ширине кольцевые зоны. Колебание, создаваемое в
точке наблюдения P каждой из зон, изображается вектором A, длина которого равна амплитуде колебаний, а угол дает начальную фазу. При сложении таких векторов получается векторная диаграмма (a). В пределе, при стремлении ширины зон к нулю, векторная диаграмма принимает вид спирали (б).
Слайд 22
Колебания, возбуждаемые в точке P первой зоны Френеля,
изображается вектором OA, второй – AB. Вектор OC соответствует
колебанию, создаваемому всей волновой поверхностью, OD – половиной первой зоны Френеля. Из этих диаграмм видно, что амплитуда A, создаваемая всей волновой поверхностью, равна половине амплитуды A1, создаваемой одной центральной зоной.
Слайд 23
Метод Френеля также качественно объясняет
причину засвечивания в области геометрической тени от круглого диска:
светлое пятнышко (так называемое пятно Пуассона) создается вторичными волнами первой кольцевой зоны Френеля, окружающей экран.
8.5. Дифракция от диска
Дифракционная картина от круглого диска; в центре геометрической тени – светлое пятно – пятно Пуассона
Слайд 24
Освещенность в точке
M будет такой же, как и в отсутствие экрана.
Вследствие симметрии центральная светлая точка будет окружена кольцами света и тени «Пятно Пуассона» (вне границ геометрической тени).
Слайд 50
Принцип работы l-метра
Предлагаемая схема изображена на рисунке. Излучение
лазера, падающее на центр грани 1 призмы, частично отражается
к приёмнику, образуя опорный пучок, а частично проходит в призму. Прошедшее в призму излучение преломляется, выходит из грани 2 и направляется к удалённому уголковому отражателю 3. Отражённый пучок возвращается в призму параллельно прямому пучку; при правильной юстировке они симметричны относительно оси ОО1, так что возвращённый пучок попадает на грань 4 призмы в точку, симметричную точке 2, преломляется и выходит из передней грани призмы в том же направлении, что опорный пучок. Опорный и дистанционный пучки могут быть разведены или сведены небольшим перемещением точки падения входного луча лазера на призму. Интерференционная картина образуется, как всегда, при совмещении пучков и регистрируется фотоприёмником.
Слайд 53
Интерферометры Физо
Интерферометр предназначен для получения интерференционной картины излучения
в лазерных измерителях длин долн (-метрах). Он представляет собой
моноблок интерферометров Физо, в котором все оптические компоненты находятся на оптическом контакте. Воздушные клинья и базы интерферометров Физо образуются между зеркальной поверхностью верхней пластины и зеркальными поверхностями призм. Конструкция допускает возможность заполнения внутреннего объёма инертным газом для уменьшения дисперсии внутри рабочего спектрального диапазона.
Материал Кварцевое стекло
Качество обработки поверхности /100; 20-10 scratch/dig
Коэффициент отражения зеркал 805 %, или по требованию
Спектральный диапазон 400 нм - 1060 нм
Угол клина () 8-20 угл. сек
Толщина клинового промежутка (tj) 0.005 мм - 40 мм
Число интерферометров в сборке 4
Габаритные размеры ~130x60x100 мм3
Цена, USD 3500
Слайд 54
Интерферометры Фабри-Перо(Аксикон)
Интерферометры Фабри-Перо (эталоны) изготавливаются из высококачественного кварцевого
стекла в форме твёрдотельного эталона и эталонов с воздушной
прослойкой. Твёрдотельный эталон имеет форму монолитной плоскопараллельной пластины, покрытия на обеих поверхностях которой образуют резонатор с базой от 0.5 до 15 мм (Тип I). Эталоны блочной конструкции с воздушным промежутком (Типы II, III) собраны на оптическом контакте из пары клиновидных пластин, разделённых специальным кольцом. На внутренние поверхности пластин нанесены частично отражающие покрытия. Конструкция Типа II обычно используется для Эталонов с базой 0.5 мм - 30 мм. Для базы в 0.005 - 0.5 мм рекомендуется Тип III.