Жары?ты? дифракцясы.Френель дифракциясы.

№ 31 орта мектеп Сабақтың тақырыбы:

Жарықтың дифракцясы. Френель дифракциясы.

Сабақтың мақсаты: 1. 2. 3. Жоспары: 1.Дифракция құбылысы. 2. Гюгенс-Френель принципі. 3.Тоғысатын сәулелер дифракциясы. 4.Параллель сәулелердің дифракциясы. 5.Дифракциялық решеткалар.

Дифракция деп - жарықтың түзу сызықты жолдан бұрылу құбылысын айтады. Ол жарықтың толқындық қасиетін сипаттайтын құбылыстың бірі.

• Егер бір тар саңылаудан өткен жарық шоғының жолына, саңылаудан 40 см жерде, оған параллель етіп тартылған диаметрі 0,2 мм-дей жіңішке сым тұрған болса, онда 2 метрдей жердегі ақ экранға түскен сымның геометриялық көлеңкесінің дәл ортасында жіңішке ақ жолақ пайда болады. Бұл тәжірибеден жарық толқыны сымды оратып барып көлеңке алқабына түскені байқалады. Демек, бөгетке кездесіп жарықтың жолы қисаяды.

Дифракция құбылысы тек жарыққа ғана емес, басқа да толқындық процестерге тән құбылыс. Мысалы, дыбыс толқындары да жолында кездескен бөгетті айнала бұрылып таралады . Биік үйдің бір жағынан шыққан дыбыс оның екінші жағында да естіледі, өйткені дыбыс толқыны үйдің бұрышына жетіп бұрылады.

• Дифракция құбылысын жарықтың толқыныдық теориясы бойынша түсіндіруге болады. Элементар толқындар мен интерференция жайындағы идеялардан жарықтың толқындық теориясының негізгі принципі – Гюгенс-Френель принципі .

Гюйгенс принципі түсіндіре алмайтын жарықтың түзу сызық бойымен таралу заңын Гюйгенс-Френель принципі бойынша түсіндіруге болады. Ең алғаш 1815 жылы фрнель шешкен болатын. Сонда ол зоналар методы деп аталатын әдісті қолданды. Бұл метод толқындық бетті ойша дөңгелек зоналарға бөлуге және олардан таралып бір-біріне қосылып интерференцияланған элементтер толқындардың амплитудалары мен фазаларын еспке алуға негізделген.

• Мысалы, S жарық көзінен толқындары таралып сфералық толқындық беттер түзілсін, сонда олардың біреуі -мен белгіленген бет болсын. Енді жарық толқынының P нүктедегі әсерін анықтау үшін Френельше сол толқындық бетті ойша дөңгелек зоналарға бөлеміз. Ол үшін P центр етіп алып, бетті қия ойша бірнеше сфера сызамыз, сонда көршілес сфералардың радиустарының бір-бірінен айырмасын жарты толқын ұзындығына тең етіп аламыз, PO аралығын r деп белгілейік.

• Бұл сфералар толқындық бетті бірнеше сегменттер мен дөңгелек зоналарға - Френель зоналарына бөледі. Сонда көршілес зоналардың сәйкес шеттерінің P нүктесінен қашықтықтарының айырмасы жарты толқын ұзындығына тең болдады, яғни:

Сөйтіп, көршілес зоналардың сәйкес нүктелерінен P нүктесіне келген жарық тербелістерінің жол айырмасы тең, яғни олар P нүктесіне жеткенде фазалары қарама- қарсы болады.

• Радиусы ең қысқа шеңбермен шектелген зона (сфералық сегмент) орталық зона делініп, оған көршілес зона 1-ші зона, одан арғылары 2-ші, 3-ші, 4-ші зоналар деп аталады. Жуықтап алғанда барлық зоналардың аудандары бірдей, оны мынадан байқауға болды.

2-суретте көрсетілген орталық зонаның r радиусын мына түрде өрнектейік:

Демек, теңдіктің сол жақтары тең, оң жақтарын теңестіреміз:

• Бұдан:

Демек бірінші зонаның ауданы

Тоғысатын сәулелер дифракциясы.

• Егер жарық дифракцияланатын бөгет жарық көзі мен бақылау көзіне жақын болса,н/е ол бұлардың біреуінен онша алыс болмаса, сондағы байқалатын жарық дифракциясы Френель дифракциясы н/е тоғысатын сәулелер дифракциясы деп аталады.

• Себебі бұл жағдайда дифракцияланған сәулелер бөгетке жақын қойылған экранның түрліше нүктелеріне жетіп тоғысады. Бұл жағдайда дифракциялық бейнелерді оптикалық приборсыз зерттеуге болады.

Параллель сәулелердің дифракциясы.

• Егер бөгет жарық көзінен өте алыс болса, онда сол бөгетке түсетін жарық шоғы параллель б/ды, өйткені шексіз қашық толқындық бетті жазық бет деп санауға болады.

• Егер осындай жазық жарық толқыны дифракцияланғаннан соң жарық сәулелері бұрынғыша параллель болып таралса, сондағы байқалатын жарық дифракциясы Фраунгофер дифракциясы, н/е Параллель сәулелердің дифракциясы деп аталады.

• Егер жарық бір саңылаудан емес, қатарласқан бірнеше саңылаудан өткізілсе,онда байқалатын дифракциялық жолақтар енсіз және жарығырақ б/ды.Енділігі бірдей,өзара параллель орналасқан саңылаулар жиыны әдетте дифракциялық решетка деп а/ды .

Глоссарий.

• Дифракция деп жарықтың түзу сызықты жолдан бұрылу құбылысын айтады.
• Гюгенс-Френель принципі деп-элементар толқындар мен интерференция жайындағы жарықтың толқындық теориясы.
• Тоғысатын сәулелер дифракциясы деп жарық дифракцияланатын бөгет жарық көзі мен бақылау көзіне жақын болса,н/е ол бұлардың біреуінен онша алыс болмаса, сондағы байқалатын жарық дифракциясын айтамыз.

4.Параллель сәулелердің дифракциясы деп- бөгет жарық көзінен өте алыс болса, онда сол бөгетке түсетін жарық шоғы параллель б/ды, өйткені шексіз қашық толқындық бетті жазық бет деп санауға болады.

5. Дифракциялық решетка деп енділігі бірдей,өзара параллель орналасқан саңылаулар жиынын айтамыз.

• Орындаған: Дүзелбаева С.Б. Фқ211
• Тексерген : Досаева Т.Т.