ТОЭ Компьютерный монтаж Основы Flash Corel DRAW Учебник по схемотехнике Законы Кирхгофа P-CAD Autodesk Mechanical Desktop Электротехника Атомная физика Графический пакет OrCAD Теория множеств Оптическая физика Дифференциалы Интегралы Магнитные свойства Зонная теория Квантовая статистика Квантовая физика Магнитное поле Электростатика Геометрическая оптика Основы теории относительности Волновая функция Главную

Курс лекций по физике раздел Оптика

Метод зон Френеля. Прямолинейное распространение света.

Принцип Гюйгенса - Френеля в рамках волновой теории должен был ответить на вопрос о прямолинейном распространении света. Френель решил эту задачу, рассмотрев взаимную интерференцию вторичных волн и применив прием, получивший название метода зон Френеля.

Найдем в произвольной точке М амплитуду световой волны, распространяющейся в однородной среде из точечного источника S (рис. 5.2). Согласно принципу Гюйгенса - Френеля, заменим действие источника S действием воображаемых источников, расположенных на вспомогательной поверхности Ф, являющейся поверхностью фронта волны, идущей из S (поверхность сферы с центром S). Френель разбил волновую поверхность Ф на кольцевые зоны такого размера, чтобы расстояния от краев зоны до М отличались на, т.е.P1M-P0M=P2M-P1M=P3M-P2M=…=. Подобное разбиение фронта волны на зоны можно выполнить, проведя с центром в точке М сферы радиусами , ,… Так как колебания от соседних зон проходят до точки М расстояния, отличающиеся на , то в точку М они приходят в противоположной фазе и при наложении эти колебания будут взаимно ослаблять друг друга. Поэтому амплитуда результирующего светового колебания в точке М

A=A1–A2+A3–A4+… (5.1)

где А1и А, ... - амплитуды колебаний, возбуждаемых 1-й, 2-й, ..., m-й зонами.

Для оценки амплитуд колебаний найдем площади зон Френеля. Пусть внешняя граница m-й зоны выделяет на волновой поверхности сферический сегмент высоты hm (рис. 5.3). Обозначив площадь этого сегмента через , найдем, что площадь m-й зоны Френеля равна где  - площадь сферического сегмента, выделяемого внешней границей (m - 1)-й зоны. Из рисунка следует, что

 (5.2)

После элементарных преобразований, учитывая, что и , получим

 (5.3)

Площадь сферического сегмента и площадь m-й зоны Френеля соответственно равны

, . (5.4)

Вьфажение (5.4) не зависит от m; следовательно, при не слишком больших m площади зон Френеля одинаковы. Таким образом, построение зон Френеля разбивает волновую поверхность сферической волны на равные зоны.

Согласно предположению Френеля, действие отдельных зон в точке M тем меньше, чем больше угол  (рис. 5.3) между нормалью n к поверхности зоны и направлением на M, т. е. действие зон постепенно убывает от центральной (около Ро) к периферическим. Кроме того, интенсивность излучения в направлении точки М уменьшается с ростом т и вследствие увеличения расстояния от зоны до точки M. Учитывая оба этих фактора, можем записать

A1>A2>A3>A4>… .

Силы тяготения. Закон всемирного тяготения. Гравитационное поле и его напряженность. Потенциальные силовые поля. Космические скорости. Кинематика поступательного и вра-щательного движения. Мгновенные скорости и ускорения. Элементы механики
сплошных сред Газ и жидкость как сплошная среда. Аэрогидродинамика и статика. Законы Паскаля и Архимеда. Уравнение Бернулли.