Дифракция. Рассказ учителя с опорой на иллюстрации и знания учащихся
Дифракция – это явление огибания волнами препятствия или отклонение от прямолинейного распространения волн.
Волны на воде огибают камень, выступающий из воды, если его размеры меньше длины волны или сравнимы с ней. Точно так же волна огибает торчащий из воды прутик, как будто его нет. А вот за большим камнем, как на картинке, образуется «тень», место, где вода спокойная, без волн.
Дифракцией обладают и звуковые волны: можно услышать сигнал машины за углом дома. Звуковые волны свободно огибают препятствия.
За большими препятствиями в ясный день образуется тень, что подтверждает прямолинейность распространения света.
От точечного источника за непрозрачным предметом на экране также можно увидеть четкую тень. Тень – это место, куда не попадает свет от источника.
Дифракцию света можно наблюдать, если пропускать свет через маленькое отверстие. Здесь можно увидеть нарушение закона прямолинейного распространения света: светлое пятно на экране против отверстия будет иметь б о льшие размеры, чем само отверстие. Так в 1802 году Т. Юнг поставил классический опыт по дифракции.
В непрозрачной ширме он проколол булавкой два маленьких отверстия В и С, которые освещались световым пучком, идущим из отверстия А.
В этом опыте мы видим дифракцию, т.е. отклонение от прямолинейности распространения света. Кроме этого возникшая сферическая волна от отверстия А возбудила в отверстиях В и С когерентные волны. В результате интерференции этих двух световых волн на экране появились чередующиеся темные и светлые полосы. Именно с помощью этого опыта впервые Юнгом были измерены длины волн, соответствующие световым лучам разного цвета, причём, весьма точно.
|
|
Исследование дифракции было продолжено О. Френелем, который исследовал различные случаи дифракции на опыте. В результате он выяснил, что для отчетливого наблюдения дифракции нужно либо использовать очень маленькие препятствия, либо располагать экран далеко от препятствий.
На рисунках показаны дифракционные картины от различных препятствий:
а – от тонкой проволоки, б – от круглого экрана.
рис. а 
рис. б
Вместо тени от проволочки видны светлые и темные полосы, в центре тени, образованной круглым экраном, видно светлое пятнышко, а сама тень окружена светлыми и темными концентрическими кольцами.
В 1818 году на заседании Французской академии наук известный физик
С. Пуассон усомнился в справедливости теории Френеля и обратил внимание на то, что из теории Френеля вытекают факты, явно противоречащие здравому смыслу: если за непрозрачным диском появляется светлое пятно, то при определенных размерах отверстия на экране в центре светлого пятна должно находиться темное пятнышко.
Каково же было удивление ученых, когда поставленные эксперименты доказали, что так и есть на самом деле!
Каково значение дифракции в жизни человека?
С дифракцией света приходится считаться при наблюдениях мелких предметов с помощью микроскопов: вследствие огибания предметов светом изображения получаются размытыми, другими словами явление дифракции ограничивает разрешающую способность любого оптического прибора