Жұмыс істеу принципі[өңдеу | қайнарын қарау]
Сәйкес принцип Гюйгенса-Френель жарық өрісі кейбір нүктесінде кеңістігін нәтижесі болып табылады интерференция қайталама көздері. Френель ұсынды түпнұсқа және өте көрнекілік әдіс топтау қайталама көздері. Бұл әдіс мүмкіндік береді шамамен тәсілімен сене дифракциялық суреттер, және деп аталады әдісін Френель.

Френельдің зоналық әдісі енгізіледі былайша. Қарастырайық тарату жарық толқынының нүктесінен L нүктесін бақылау P. Сфералық толқындық майдан, шығыс нүктесінен L разобьем концентрическими салалары орталығы нүктесі P және радиусами z1 + λ/2; z1 + 2 λ/2; z1 + 3 λ/2…

Алынған сақиналы аймақты және ол атауы Френель.

Мағынасы разбиения бетінен френельдің зоналық әдісі мынада айырмашылық фазалардың қарапайым екінші реттік толқындардың есептеудің нүктесі бақылау осы аймақтың аспайды π. Қосу мұндай толқындар әкеледі олардың өзара күшейту. Сондықтан, әр аймаққа Френель қарастыруға болады көзі ретінде екінші реттік толқындардың бар белгілі бір сатысына. Екі көршілес Френель аймағының жұмыс істейді көздері ретінде, колеблющиеся ” противофазе, т. е кейінгі толқын распространяющиеся көршілес аймақтар бақылау нүктесіне болады мемлекеттен бір-бірін. Табу үшін жарықтандыру бақылау нүктесіне P керек просуммировать шиеленіс электр өріс барлық қайталама көздері, приходящих осы нүкте. Нәтиже қосу толқындар тәуелді амплитудасы және фазалардың айырмасының. Өйткені айырмашылық фазалардың арасындағы көршілес аймақтар π тең болса, онда көшу жинақталуға ауытқу шегі.

Амплитудасы екінші реттік сфералық толқын пропорционал алаңда элементарлық учаскенің, испускающего осы дағдарысты (т. е пропорционал алаңда френельдің зоналық әдісі). Сонымен қатар, ол убывает ара қашықтық артқан сайын z1 көзінен екінші реттік толқындар нүктеге дейін бақылау бойынша заң 1 / z1 және өсуімен бұрышының φ арасындағы нормалью – қарапайым шақыру учаскесіне тіркеуді, испускающего толқынын, бағыт тарату толқын.

Болады екенін көрсету аймағының алаңы Френель шамамен бірдей және тең:

{\displaystyle S_{1}=S_{2}=…=S_{n}={\frac {\pi Z_{0}Z_{1}}{Z_{0}+Z_{1}}}} S_{1}=S_{2}=…=S_{n}={\frac {\pi Z_{0}Z_{1}}{Z_{0}+Z_{1}}}, мұндағы Sn — ауданы-n-ші Френель аймағының, z0 — сала радиусы.

Арақашықтық z1n аймағынан нүктеге дейін бақылау баяу өсуде бойынша желілік заңы: z1n = z1 + n λ / 2, мұндағы n — аймақ нөмірі.

Бұрышы φ, сондай-ақ артады ұлғайту кезінде нөмірлері френельдің зоналық әдісі. Демек, амплитудасы екінші реттік толқындардың төмендейді. Осылайша, жазуға болады A1 > A2 > A3 > … > An-1 > An > An+1 > …, An — амплитудасы, екінші реттік толқындар испущенной n-ші зонасы. Амплитудасы результирующего жарық тербелістер бақылау нүктесіне P айқындалатын салымға барлық аймақтары. Бұл ретте, толқын екінші Френель аймағының болады мемлекеттен толқынын бірінші аймақ (өйткені олар келеді нүктесі P противофазе), толқын үшінші аймағын күшейтеді бірінші толқынын (өйткені, олардың арасындағы фазалар айырымы нөлге тең), төртінші толқын ослабит бірінші және олай бұдан әрі. Бұл суммировании ескеру қажет, бұл барлық жұп аймағының береді қосқан результирующую амплитудасын бір белгісін, ал барлық тақ аймағының қарама-қарсы белгісі. Осылайша, жиынтық амплитудасы нүктесінде қадағалау тең: A = A1 — A2 + A3 — A4 + …

Бұл өрнек қайта жазуға болады:

Салдарынан монотонного кему ауытқу шегі екінші реттік толқындардың жазуға болады .

Сол кезде білдірген жасалған дөңгелек жақшада болады нөлге тең, амплитудасы, Ал бақылау нүктесіне тең болады: А = А1/2. Яғни амплитудасы құрылатын кейбір нүктесінде қадағалау P сфералық толқындық беті, жартысына тең амплитудасының құратын бір ғана орталық аймағы. Осылайша, әрекет барлық толқындық бетінің тең жартысында қолданылу орталық аймағының сол нәтиже алуға болады, егер қолдануға графикалық қосу әдісі ауытқу шегі. Егер жарық толқыны қарсы жолындағы өзінің таралу қандай да бір кедергі (тесік немесе кедергілерден өту қабілеттіліктері), онда бұл жағдайда біз разобьем аймақтарға Френель толқындық фронт берлинде аяқтаған бірнеше дейін осы кедергілер. Бұл кедергі жабады бөлігі Френель және үлес результирующую амплитудасын береді, тек толқындар испущенные ашық Френель аймақтары. Сіз пронаблюдать қалай өзгереді түрі дифракциялық суреттер санына байланысты ашық Френель.

Негізінде өз әдісін Френель дәлелдегендей, жарық күші, іс жүзінде түсінікті жасаңыз.

Шынында да, көрсетуге болады, бұл мөлшері Френель (олардың радиусы) тең:.

Мысал ретінде қарастырайық жағдайда z0 = z1 = 1 м; λ = 0.5 мкм, ал радиусы бірінші (орталық) аймағының тең r1 = 0.5 мм. Амплитудасы нүктесінде қадағалау P жартысына тең амплитудасы толқындар испущенной бірінші аймағы (қолданысқа барлық толқындық бетінің свелось іс-қимылға, оның шағын учаске), демек, жарық нүктесінен L нүктесіне P қолданылады шегінде өте тар (диаметрі бір миллиметрге!) арна, яғни, іс жүзінде түсінікті жасаңыз! Көрсетіп, бұл жарық қолданылады түсінікті жасаңыз, Френель бір жағынан дәлелдеді дұрыстығын өзінің ойлау, ал екінші жағынан еңсеріп, кедергі, ол ғасырлар бойы деңгейде жолдарын бекіту толқын теориясы келісу түзу сызықты таралу жарық оның толқындық механизмі. Басқа дәлелі френельдің зоналар әдісі береді верный нәтижесі болып табылады мынадай пайымдау. Жарияланған барлық толқындық бетінің тең жартысында қолданылу орталық аймақтар. Егер ашу тек қана бірінші Френель аймағын, онда есеп айырысулар Френель қорытқы амплитудасы нүктесінде қадағалау тең А1. Яғни бұл жағдайда амплитудасы жарықтың бақылау нүктесіне артады 2 (қарқындылығы, тиісінше, төрт есе) салыстырғанда жағдай, қашан ашылды френельдің зоналық әдісі. Бұл нәтиже тексеруге болады тәжірибелі жолымен қойып, жолында жарық толқынының кедергілерден өту қабілеттіліктері отверстием, беретін тек қана бірінші Френель аймағын. Қарқындылығы нүктесінде байқау шынымен де артады төрт есе салыстырғанда жағдайы, қашан кедергі арасындағы сәулелену көзі мен бақылау нүктесі жоқ!

Сонымен қатар, еске алайық, бұл толқынның көршілес аймақтар өтейді, бір-біріне барлық жұп аймағының береді қосқан результирующую амплитудасын бір белгісін, ал барлық тақ аймағының береді қосқан үлесі қарама-қарсы белгісі. Бұл қарқындылығы жарықтың бақылау нүктесіне болады күшейтуге көп, егер автокөліктің барлық жұп немесе, керісінше, тақ френельдің зоналық әдісі. Қалған неприкрытыми аймағының күшейтетін әрекет бір-бірін. Бұл идея негізінде жатыр қарапайым оптикалық құрылғылар, деп аталатын аймақтық пластинкамен Френель. Зонную пластинку болады дайындауы, начертив қағаз бетіне қара сақина, содан кейін сфотографировав олардың кішірейтілген масштабта. Ішкі радиустары қараңғы сақиналардың сәйкес келуі керек радиусами тақ Френель, ал сыртқы — радиусами жұп. Мұндай пластинка болады өтейді жұп аймағы. Аумақтық пластинка фокусирует жарық ұқсас жинағыш линзада ғана айырмашылығы линзалар пластинка бірнеше фокустар. Бар сондай-ақ, фазалық зонные пластинкалар төмендететін амплитудасын тағы екі есе салыстырғанда әдеттегі (амплитуда) аймақтық пластинкамен. Осындай пластинкада жұп (немесе тақ) аймағының жабылмайды. Оның орнына өзгереді π фаза олардың ауытқу. Ол жүзеге асыруға болады көмегімен мөлдір пластинка, оның қалыңдығы жерлерде, тиісті жұп (немесе тақ), аймақтар өзгереді арнайы подобранную шамасын.

Түрлері зонных пластинка[היום-מחר
Амплитудная аумақтық пластинка
Фазалық аумақтық пластинка