Въведение
Оптичната вълна среща препятствие или по-малко да се отклони от закона за линейно разпространение от геометричната оптика. Геометричната оптика показва, че светлината се разпространява в еднаква среда и светлината се разпространява в сегментите на двете среди в областта на отражението и закона за пречупване. Въпреки това, светлината е електромагнитна вълна и когато светлинен лъч преминава през дупка, силата му може да варира в геометричната зона на сянка, дефинирана съгласно закона за линейно, и определени тъмни петна или тъмнина се появяват в геометричната осветена зона или тъмнина . пулсации. В обобщение, дифракционният ефект причинява разпределението на интензитета на светлината в пространството след препятствието и разпределението на интензитета на светлината на дадената геометрична оптика и разграничава разпределението на интензитета на светлината, когато оптичната вълна се разпространява свободно и дифракционната светлина има нулиране . Дифракцията прави всичко в геометричната сянка. Италианският физик и астроном Ф. М. Гримали за първи път описва явлението дифракция на светлината през 17-ти век, след като 150 години по-късно френският физик A.-j. Fres ear по-рано през 19 век, това явление.
Related Въведение
Оптичната вълна среща препятствие или по-малко да се отклони от закона на геометричното оптично разпространение.
включва: дифракция на единичен слой, дифракция с кръгъл отвор, дифракция с кръгла плоча и Poisson Breakfrane
During the propagation process, when obstacles or small holes (narrow seam) It has the phenomenon that is left from the shadow of the tract to the obstacle. This phenomenon is called Light Diffraction .
The bright and dark stripes or aura generated during diffraction, called Diffraction pattern .
За да се наблюдават дифракционните явления, дифракционната система винаги се изгражда от екран (наричан приемен екран) на източника на светлина, дифракционен екран и приемна дифракционна картина. За удобство на изследването явлението дифракция е разделено на две категории според размера на взаимните разстояния в дифракционната система и един клас се нарича дифракция на Френел, а друга категория се нарича Фу Хе Фее (J.Fraunhofer, 1787) - 1826) Дифракция. Така наречената дифракция на Френел е, че разстоянието между източника на светлина и дифракционния екран или разстоянието до дифракционния екран не е неограничено, или и двете не са дифракционно явление, което се случва безкрайно. Може да се види, че при дифракцията на Френел падащата или дифрактирана светлина не е успоредна светлина или и двете не са успоредна светлина, както е показано на фигури 13-15 (a). Така наречените такси на Fuhe са дифракция, когато разстоянието от източника на светлина до дифракционния екран и разстоянието до дифракционния екран са безкрайни и е възникнало явлението дифракция. Може да се види, че падащата светлина и светлината от всяка точка от всяка точка, дифрактирана към приемащия екран при дифракцията на Fuhe fend, е успоредна светлина, както е показано на фиг. 13-15 (б). Условията на дифракцията на Fu He Fee могат да бъдат постигнати с помощта на лещи в лабораторията. Поставете източника на светлина върху фокуса на събирателната леща L1, светлината, предавана от L1, тоест падащата светлина на дифракционния отвор е успоредна светлина; приемащият екран се поставя върху фокалната равнина на събирателната леща L2, след което достига всяка точка на приемащия екран. Дифрактираната светлина също е успоредна светлина.
Условия
Условията за генериране на дифракция са: Тъй като дължината на вълната на светлината е много къса, само няколко микрона, обикновено обектът е много по-голям от него, така че когато светлината се предава на една дупка, процеп и нишка, тя може ясно вижте дифракцията на светлината. Ефектът е добър при облъчване с монохроматична светлина. Ако се използва в цветна светлина, дифракционният модел, който се вижда, е оцветен.
Светлинни характеристики
Наблюдение и характеристики на дифракционните явления на светлината. Дифракцията е поведение на разпространение, което е общо за всички вълни. Дифракцията, дифракцията на водните вълни, дифракцията на водните вълни в ежедневието и радиовълните на радиовълните се появяват навсякъде и навсякъде, е лесно да се разбере. Феноменът на дифракцията на видимата светлина обаче не е лесен за хората, тъй като дължината на вълната на видимата светлина е много къса и нормалният източник на светлина е некохерентен повърхностен източник на светлина. Когато използвате куп силно осветление, малки дупки, кръгли екрани, прорези, нишки, ножове, прави шишчета, ще има различен дифракционен модел на достатъчно отдалечен екран. В лабораторията силна точка на светлина от въглеродна дъгова лампа в миналото и хелиевият лазер се използва широко като източник на светлина за показване на феномена на дифракция и се получава добър ефект (фиг. 1). Явлението на дифракция има две различни характеристики:
1 лъч е ограничен до една част от дифракционния екран, а интензитетът на дифракцията на дисталния екран се разширява в посока.
2 If the light pores are so small, the beam is limited, the more diffuse is more diffuse. In theory, it indicates that the optical hole transverse line degree ρ and diffraction angle
δ θ is inverse-relating relationship
ρ δ θ ≈ λ .
When the light pore line is much larger than the optical wavelength λ , the diffraction effect is not obvious, approximately the linear propagation. When the light pores are gradually smaller, the diffraction effect is gradually clear, and a brightly distributed diffraction pattern is displayed in the distance. When the light pores are small to the same light wavelength, the diffraction effect is extremely significant, the diffraction range is filled the entire field of view, and the transition is a scattering situation.
Huye Sfagne, is approximate theory of derived diffraction, and Huygens Fresnel principles can be expressed as: percutaneous: wavefront σ Deman D σ , can be seen as a new vibration source (sub-wave), which issued a secondary wave; the disturbance of any P point in the wave field is the secondary of all waves to the point. Disturbance of disturbance (Figure 2).
Ако полето на вълната е описано със съставна амплитуда (включително амплитуда и бит), ако вторичното смущение на вторичната вълна достигне точката на полето е D 堚 (P), общото смущение на точката на полето е
Амплитудата и битът на вторичното смущение във формулата се определят от следните фактори:
- the differential area of the secondary wave source, the resonance of the secondary wave source itself,
- ─ Източник на вторична вълна, излъчващ сферична вълна,
- коефициент на наклон, показващ, че излъчването на вторичния вълнов фронт има определена насоченост.
Специфичната форма на светлината
60 years later, GR Kilkhof starts from the Helmhouse equation of the fixed-state wave, using the Green formula in the vector field, KR 1 Approximately the meaning of the integral form of unsource-free space boundary value is exported to the meaning of the integral of the formula, and thereby refers to any closed surface of the actual point light source and the field point. σ can be used as a integral (wavefront), which is not necessarily equal. The above formula is called Fresnel - Kirhof diffraction integral formula, which is the same as the diffraction integration constructed by simple physical ideas, which is the same, only the former explicitly gives the tilt factor and The specific form of the proportional coefficient.
Obviously, Huygens Fresnel principle is not to solve the free spread of light, but to solve the diffraction field after the diffraction screen. To this end, the wavefront is included including the light hole surface σ o, the optical screen σ 1 and the infinity of the hemispherical surface σ 2 The closed face of three parts composed. Kirhof is further proposed (Fig. 4): σ 0 ( q ) Take the free wave field, σ The light field on the 1 surface takes 0, the contribution of the light field on the infinity distal, which is called 0, which is called the assumption of Kirkhof boundary conditions. The integral area in the Fresnel-Kirhof diffraction formula is limited to the light hole surface. The hypothesis of Kirhof border conditions seems to be more natural, but it is not strict. Light is electromagnetic wave, strict diffraction theory should be vector wave theory of high frequency electromagnetic field. The optical screen is the actual composition, and the interaction of the light and the screen material (conductor or dielectric) should be considered. As a result, the original light field on the well surface is disturbed, and the light field on the light screen is not turned off. 0. However, theory shows that the strict boundary conditions and the significant difference in field distribution given by Kirhof boundary conditions are limited to the range of regional wavelengths of region or photorecous edges. For optical waves, since its wavelength is often much smaller than the linearness of the light pores, the error generated by the Kilkhof boundary condition is not large. However, the diffraction of radio waves requires a stricter electromagnetic theory. Thus, the integral surface in the Fresnel-Kilhof diffraction integral formula is only more than the light field surface σ 0 of the light field is not equal to zero. The tilt factor, the diffraction integral simplification of the light pores and the reception range are simplified in the formula R 0 is the distance from the center of the diffraction screen to the field of the diffraction field, and the above formula is a practical formula for calculating the diffraction field.
Дифракционна система и функция на дифракционен екран
It can be seen from the diffraction integration (shaft) formula, the integral nucleus of various diffraction screens, the diffraction field is different The distribution is different from two aspects of the shape and size of the pupil function 堚 0 ( q ) or light field is not equal to zero. The variety of obstacles (screens) that may result in optical wave diffraction are varied, and anything that changes the reconstancy distribution on the wavefront, collectively referred to as diffraction screen. The diffraction screen can be a reflective or transmitter such as a class of intermediate openings such as circular holes, a torque hole, a single selection, a small ball, filament, ink point, particle, etc., and reflective shine. The grating, the transmissive black and white grating, the Fresnel tape, and the sinusoid grating may be a film of the scene, an image, a digital character, and the like, which may also be a lens prism. Class locked diffraction screen.
is bound by a diffraction screen, and the entire diffractive system is divided into two parts (Fig. 5). The frontcourt is the lighting space, full of illumination optical waves; the backed field is diffraction space, full of diffraction light waves. The wave type of illumination light wave is generally relatively simple, commonly used spherical waves or plane waves, these two typical waves, etc., the equal surfaces of the two typical waves are coincident, belonging to a uniform wave, and there is no bright dark pattern that appears due to light strong undulation in its wave field. . The diffraction wave is more complicated. It is not a simple a beam wave or a planar wave, and the corresponding surface and the like are generally not coincident, which is a non-uniform wave, and there is often a diffractive pattern formed in the wavefield. Three field distributions are paid in the diffraction system analysis. First, the incident field 堚 1 ( x , y ) on the left side of the diffraction screen is an incident light wavelength array function; the second is the transmitted field on the right side of the diffraction screen 2 ( x , Y ), of course, can also be a reflective field, which is a diffraction field wave array function; the third is the light forward propagating to reach the light on the receiving screen. Field function 堚 ( x ', y '). It is a diffraction screen for a diffraction screen, and a basic proposed method of derived problems is the basic proposal of the diffraction problem. It is also the basic propagation of light propagation problems. The theoretical basis is Huyez Philippine. The principle of NEUR. It can be seen that in essentially, the optical wave diffraction is a wave array transformation.
Тип дифракция
прорезна дифракция
Монохромната светлина, излъчвана от лазера, се излъчва върху процепа и когато процепът постепенно се намалява, какво е явлението, което се появява на светлинния екран?
Когато процепът е широк, ширината на процепа е много по-голяма от дължината на вълната на светлината и феноменът на дифракция е изключително неописуем и светлината се разпространява в права линия, създавайки ярка линия с ширина на петата на екрана; Ширината на шева е тясна и когато светлинната вълна се сравнява със светлинната вълна, светлината е ясно отклонена от посоката на разпространение на правата линия и светлината е доста широка и се показват дифракционните ивици между тъмното и тъмното . По-малкият шев е по-малък. Колкото по-голям е диапазонът на дифракция, толкова по-широка е дифракционната лента. Но яркостта става по-тъмна.
тест: Можете да използвате дебеломер на курсора, за да регулирате минималното разстояние, което може да бъде разпознато с просто око, и след това да погледнете източника на светлина от този шев.
Дифракция с малки дупки
Когато радиусът на отвора е голям, светлината се разпространява по права линия, получавайки ярко светлинно кръгло петно в екрана, за да се изчисли същият размер; намаляване на дупката Радиусът, изображението на обърнатия светлинен източник, изчислено чрез линейно, т.е. изображение на малка дупка; продължава да намалява радиуса на дупката и кръглата дифракция на светлината се показва на екрана.
Дифракционно приложение
Дифракцията на светлината определя разделителната способност на оптичния инструмент. Голямо количество суспендирани частици в газа или течността също играе важна роля в разсейването и дифракцията на светлината. В съвременната оптика или дори в съвременната физика и наука и технологии, дифракцията на светлината се използва широко. Приложенията за дифракция могат да бъдат обобщени като следните пет аспекта:
1 дифракция за спектрален анализ. Като спектрометър с дифракционна решетка.
2 дифракция за структурен анализ. Дифракционният образец има доста чувствителен ефект на "усилване" върху фината структура, така че се използва за анализ на структурата, като рентгенова структура.
3 дифракционно изображение. В кохерентна система за светлинно изображение се въвеждат две концепции за дифракционно изображение, като по този начин се развиват техники за пространствено филтриране и обработка на оптична информация. Отличава се разсейването на образния инструмент.
4 дифракционен и възпроизвеждащ вълнов фронт. Това е важна стъпка в принципа на холографията.
5 X дифракция на светлина може да се използва за измерване на структурата на кристала, което е важен метод за определяне на кристалната структура.