Жарық дифракциясы. Физика, 11 сынып, дидактикалық материал.

 Дифракция (лат. dіfractus – сындырылған) – механикалық, дыбыс және жарық толқындарының өздерінің толқын ұзындығымен шамалас тосқауылды орап өтуі, сондай-ақ сұйықтық пен газ молекулаларының немесе кристалл, сұйықтық, т.б. микробөлшектерінің электрондар, нейтрондар.

 Жарық дифракциясы — жарық толқындарының мөлшері сол толқындардың ұзындығымен қарайлас тосқауылды (тар саңылау, жіңішке сым, т.б.) орап өту құбылысы. Жарық дифракциясы болуы үшін, мұның үстіне, жарық түскен дененің айқын шекарасы болуы да тиіс. Дифракция жарыққа ғана тән емес, басқа да толқындық процестерде де байқалады (мысалы, [механикалық толқын|механикалық толқындардың жолында кездескен тосқауылды орап өтуі, т.б.). Жарық дифракциясы кезінде жарықтың түзу сызық бойымен таралу заңы, яғни геометриялық оптиканың негізгі заңдары бұзылады. Жарық толқындарының ұзындығы өте аз болғандықтан қалыпты жағдайда Жарық дифракциясы байқалмайды. Жарық дифракциясы — жарықтың толқындық қасиетін дәлелдейтін негізгі құбылыстардың бірі.

 Дифракциялық сурет

  Кіші саңылауда бөгетті орап өту дөңгелек саңылауда

 Гюйгенса-Френель приинципі.

 Гюйгенс — Френель принципі - екінші ретті қөздерден таралған толқын интерференциясын есептеу жолымен дифракциялық суреттің интенсивтілігін табудың жуық тәсілі.

 Дифракцияны зерттеу Френель еңбектерімен тиянақталды. Френель тәжірибе кезінде дифракцияның түрлі жағдайларын мұқият зерттеп қана қойған жоқ, дифракциянын сандық теориясын да жасады, ол теория, жарық әйтеуір бір бөгетті орап өткен кезде пайда болатын, дифракциялық көріністі есептеуге мүмкіндік берді. Ол тағы алғаш рет толқындық теория тұрғысынан жарықтың біртекті ортада түзу сызықпен таралуына анық түсінік берді.

 Френель бұл табыстарға, Гюйгенс принципін екінші реттік толқындардың интерференция идеясымен біріктіріп барып, жеткен болатын. Френель идеясы бойынша кез келген уақыт мезетіндегі толқындық бет дегеніміз айналып өтетін екінші реттік толқындардың жай ғана өзі емес, олардың интерференцияларының нәтижесі (Гюйгенс — Френель принципі).

 Саңылаудағы дифракция.

 Егер бөгет жарық көзінен өте алыс болса, онда сол бөгетке түсетін жарық шоғы параллель болады, 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 немесе параллель сәулелер дифракциясы деп аталады.

 Параллель сәулелердің тар саңылаудан өткенде дифракциялануы.Монохромат жарық параллель шоғының жолына өте тар а саңылау бар АВ бөгеті тұрсын (4-сурет). Сонда толқындық беттің саңылаудың жазықтығына дәл келіп тұрған бөлігінің барлық нүктелерінің тербеліс фазалары бірдей болады. Енді осы жарық толқындарының бастапқы таралу бағытпен φ бұрышын жасайтын бағытта тараған жарықтың дифракциясын қарастырайық. Ол үшін толқындық бетті MN бағытына перпендикуляр, бір-бірінен қашықтығы -ға тең, бірнеше параллель жазықтықтар жүргізіп, Френель зоналарына бөлеміз. Сонда а саңылауынан өткен екі шеткі сәулелердің оптикалық жолдар айырмасы мыаған тең болады:

 Бөгетті орап өту дифракциясы (жоғары деңгей дағдылары) .

 1."Саңылаудағы Дифракция"материалын оқыңыз.

 2.Егер саңылаудың орнына жіп қолданылса, дифракциялық суретте айырмашылықты анықтаңыз.

 3.Постерде өз пайымдарыңызды елестетіңіз.

 Жарықтың кішкене дөңгелек саңылаудан өткенде дифракцияға ұшырауы

 Мысалы, S нүктелік жарық көзінен таралатын монохроматты сфералық толқынды қарастырайық. Оның жолында дөң­ге­лек саңылауы бар экран орналасқан (3.6 сурет).

 Дифракциялық кескін S саңылауының центрінен өтетін тү­зудің бойында жатқан B нүктесінде бақыланады. Экран са­ңы­лаудан b қашықтықта орналасқан және оған паралель. Диф­ракциялық кескіннің түрі саңылау жазықтығындағы тол­қындық беттің ашық бөліктеріне сыйған Френель зоналарының санына тәуелді. B нүктесіндегі әсер ететін Френель зоналар сандарының жұп немесе тақ болуы саңылау өлшемі мен толқынның ұзындығына байланысты.