Рассмотрим дифракцию Фраунгофера от двух щелей в когерентном свете лазера. Свет от источника - лазера (S) освещает две узкие щели 
и 
, расстояние между которыми d. Согласно принципу Гюйгенса - Френеля, щели становятся источниками вторичных когерентных волн, которые дифрагируют (отклоняются от первоначального направления) и интерферируют. Интерференционная картина наблюдается на экране (Э), находящемся на расстоянии 
от щелей (
<< ).
 |
M
y
S d O
Э
Если оптическая разность хода D интерферирующих лучей 
и 
D=kl, то в точке М, находящейся на расстоянии у от центра экрана, будет наблюдаться максимум света.
Найдем расстояние между щелями d. Из рис. следует, что
При условии d<< и y<< можно положить 
, тогда последнее выражение примет вид
В воздухе с показателем преломления 
= 
- оптическая разность хода интерферирующих лучей. Поэтому 
, с другой стороны, 
.
Решая совместно последние уравнения, получим формулу для расчета расстояния d между щелями: 
Дифракционная решетка
Наиболее интересный случай дифракции осуществляется при использовании дифракционных решеток. Дифракционная решетка - это совокупность большого числа одинаковых, отстоящих друг от друга на одно и то же расстояние щелей. Простейшая плоская прозрачная дифракционная решетка представляет собой стеклянную пластинку, на которой с помощью делительной машины нанесены параллельные друг другу царапины и оставлены узкие неповреждённые полоски. Процарапанные места непрозрачны для света, и световые волны огибают эти царапины.
d
 |
L (линза)
Э (экран)
Период (постоянная) дифракционной решетки d равен:
d = a + b,
где a - ширина щели
b - ширина непрозрачной полосы.
Расположим параллельно решетке собирающую линзу L, в фокальной плоскости которой поставим экран (Э). На дифракционную решетку падает параллельный пучок света. Свет, проходя через щели, дифрагирует под разными углами. На экране Э будем наблюдать результат сложения лучей, приходящих в различные точки экрана с различными фазами колебаний. Другими словами, будем наблюдать дифракционную (интерференционную) картину в виде чередующихся максимумов и минимумов света.
Положения главных максимумов интенсивности света определяются формулой:
,
где 
- порядок максимума.
Описание лабораторной установки
10 11
Установка состоит из рамки 1, на которой установлена стеклянная пластина 2 с нанесенными на ней щелями и дифракционными решетками. Пластина может перемещаться с помощью винтов 3 и 4. Пластина освещается лучом лазера 5, а соответствующая дифракционная картина наблюдается на экране 6. На пластине специальным способом нанесены две щели (1, 2), с различными расстояниями между ними, одна щель (3, 9) различной ширины и две дифракционные решетки (10,11).
ПРИМЕЧАНИЕ: нельзя снимать пластину с установки или брать ее руками, так как от отпечатков пальцев появится дополнительная дифракционная картина, которая приведет к осложнению при выполнении работы.