Партнерка на США и Канаду по недвижимости, выплаты в крипто
- 30% recurring commission
- Выплаты в USDT
- Вывод каждую неделю
- Комиссия до 5 лет за каждого referral
· Вследствие волновой природы света детали объекта, находящиеся близко друг к другу, могут быть не разрешены, т. е. на изображении эти детали сольются. Такой эффект возникает из-за того, что при очень малом угловом расстоянии между двумя точками их изображения, получающиеся с помощью какого-либо оптического прибора, налагаются друг на друга и дают одно светящееся пятно. Следовательно, две очень близкие точки не будут восприниматься прибором раздельно или, как говорят, не будут разрешаться прибором. Поэтому, как бы ни было велико по размерам изображение, на нем не будут видны соответствующие детали.
3.6.5. Следствия из факта конечной ширины дифракционного максимума
Разрешающая сила объектива
В оптических приборах с объективами, таких как телескопы и фотоаппараты, реализуется случай дифракции Фраунгофера на круглом отверстии. В фотоаппарате роль экрана наблюдения играет фотопленка.
Величина обратная угловому расстоянию между двумя точками (
), при котором эти точки еще разрешаются оптическим прибором, называются разрешающей силой объектива 
, где размерность
– радианы. Угловое расстояние 
, где 
– угол дифракции на центральный максимум для одной точки на экране наблюдений, а 
– угол дифракции на центральный максимум для другой точки на экране (см. рисунок 4.3.13).
| |
Рисунок 4.3.13. – Дифракционная картина, полученная от двух удаленных источников. |
Найдем разрешающую силу объектива зрительной трубы или фотоаппарата для случая, когда рассматриваются или фотографируются очень удаленные предметы. При этом условии лучи, идущие в объектив от каждой, точки предмета, можно считать параллельными и пользоваться формулой (4.3.17а). Согласно критерию Рэлея (см. далее) две близкие точки будут еще разрешены, если середина центрального дифракционного максимума для одной точки совпадает с краем центрального максимума (т. е. с первым минимумом) для второй точки. Рисунок 4.3.13 показывает, что это произойдет, если угловое расстояние между точками окажется равным угловому расстоянию до первого минимума (4.3.17а). Отсюда разрешающая сила объектива R равна:
(4.3.18)
Из этой формулы следует, что разрешающая сила объектива тем больше, чем больше его диаметр. Поэтому для исследования звездного неба стараются создать телескопы с большим диаметром объектива.
Разрешающая сила глаза
Диаметр зрачка глаза при нормальном освещении равен приблизительно 2 мм. Подставим это значение в формулу (4.3.17а), возьмем 
и получим:
; 
Таким образом, минимальное угловое расстояние между точками, при котором глаз воспринимает их еще раздельно, порядка одной угловой минуты. Следовательно, разрешающая способность глаза ограничена дифракцией. Следствием этого является тот факт, что на большом расстоянии человек две фары автомобиля видит как одну.
3.6.6. Критерий типа дифракции
Критерии типа дифракции
Рассмотрим дифракцию света на узкой щели и определим, при каких условиях будет тот или иной тип дифракции. Из рассмотрения хода лучей от краев щели в точку наблюдения следует: тип дифракции зависит от значения безразмерного параметра 
, где – расстояние от щели до экрана, b – ширина щели. Для удобства сопоставления представим определение типа происходящих физических явлений в следующем виде:
Критерий типа дифракции 
(4.3.19)
Параметру 
можно дать наглядное истолкование. Возьмем точку Р, лежащую против середины щели (рисунок 4.3.14).
| |
Рисунок 4.3.14. – Критерий дифракции |
Рассмотрим прямоугольный треугольник с вершиной в точке Р, согласно теореме Пифагора, имеем 
. Раскрываем скобки, слагаемым, пропорциональным λ2, пренебрегаем по сравнению со слагаемым 
, получим выражение для числа m зон Френеля, открытых отверстием:
(4.3.20)
Критерий (4.3.20) непосредственно связан с числом открытых зон Френеля для точки, лежащей против середины щели:
1) Если щель открывает малую долю центральной зоны Френеля (
), наблюдается дифракция Фраунгофера.
2) Если щель открывает небольшое число зон Френеля (
), на экране получается изображение щели, обрамленное по краям отчетливо видимыми светлыми и темными полосами, наблюдается дифракция Френеля.
3) Наконец, в случае, когда щель открывает большое число зон Френеля (
), на экране получается равномерно освещенное изображение щели. Лишь у границ геометрической тени имеются практически неразличимые глазом очень узкие чередующиеся более светлые и более темные полосы. Следовательно, при выполняются условия геометрической оптики.
Видоизменения дифракционной картины при удалении экрана от щели и изменении ширины щели.
При небольших расстояниях экрана от щели (когда ) изображение соответствует законам геометрической оптики. Увеличивая расстояние, мы придем сначала к френелевской дифракционной картине. Еще более увеличивая расстояние, мы перейдем к дифракции Фраунгофера. Та же последовательность превращений наблюдается в том случае, если, не изменяя расстояния l, уменьшать ширину щели b.
Критерий применимости законов геометрической оптики
Из сказанного ясно, что критерием применимости геометрической оптики является не малая величина длины волны по сравнению с характерным размером преграды (например, шириной щели), а значение параметра 
(он должен быть много больше единицы). Пусть, например, оба отношения 
и 
равны 100. В этом случае выполняется условие λ<< b, однако параметр 
и, следовательно, будет наблюдаться отчетливо выраженная френелевская дифракция. Законы геометрической оптики применимы, если выполняется условие 
. При фиксированных значениях 
это означает, что критерий геометрической оптики 
.
3.7. ДИФРАКЦИОННАЯ РЕШЕТКА
| |
Рисунок 4.3.15. – Схема установки для дифракции Фраунгофера на дифракционной решетке. |
Дифракционной решеткой называется совокупность большого числа узких одинаковых, отстоящих друг от друга на одно и то же расстояние щелей (рисунок 4.3.15). Расстояние d между серединами соседних щелей называется периодом решетки, период решетки равен сумме ширины щели (b) и расстояния между щелями (а), т. е. 
. Решетка также характеризуется числом штрихов на единицу длины , где N – полное число штрихов в решетке, – длина решетки. Рассмотрим схему опыта с дифракционной решеткой (рисунок 4.3.15)
Параллельно решетке располагается собирательная линза, в фокальной плоскости которой стоит экран. Определим вид дифракционной картины, получающейся на экране при падении на решетку плоской световой волны (для простоты будем считать, что волна падает на решетку нормально).
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 |
Основные порталы (построено редакторами)