Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Учебное пособие 800509

.pdf
Скачиваний:
5
Добавлен:
01.05.2022
Размер:
3.85 Mб
Скачать

 

 

 

a

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

~

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,35

 

 

 

 

 

0,5;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

b

 

 

 

 

 

 

0,6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Для точки M2'

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 a

2

 

 

 

 

 

~

 

 

b

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b

 

2 1 1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P2

 

 

 

P1

 

 

 

 

P2

 

 

 

Амплитуда

 

 

 

результирующего

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

колебания в центральной точке

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O

 

 

a/2

x

P

 

равна

 

 

 

 

A

 

 

 

F M

'

M F .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

1

 

 

1 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вследствие

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

симметрии

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

F M'

M

F .

 

Измеряя

длину

отрезка M

1

F на

 

 

рис.

4.24

 

2

 

1

 

 

1

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

~

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

сборника, получим

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ap1 52 (мм, условно).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Амплитуда

 

 

колебания

в

 

 

точке

 

 

 

P2

 

 

 

 

 

 

равна

Ap2

 

 

 

 

 

'

OF1 .

 

Согласно рис. 4.24

длины

 

F2M

'

~

 

 

мм),

F2M2

 

 

2

 

17(

 

 

 

~

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

и OF1 ,

 

примерно

OF1 52(мм). Угол между векторами

F2M2

 

 

равен

3

135 . Отсюда получим

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

~

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ap2 17

 

52

 

2 17 52 cos

4

 

1050(мм

 

) .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

F1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

F1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

M1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

M2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

M2

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

F2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

F2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

151

Отношение интенсивностей света в точках P1 и P2 будет примерно равно

I1

 

Ap21

 

522

~

 

 

 

 

 

 

2,6.

I2

Ap2

2

1050

4.127. На рис. 1 показано взаимное положение экрана с прямоугольной щелью и точки P на экране наблюдения дифракционной картины. Глубокому минимуму интенсивности в точке P на спирали Корню (рис.2) будет соответствовать вектор амплитуды M1'M1 . При этом касательная прямая к ветви спирали в точке M1 образует с

осью O угол 7 . Этой точке будет отвечать значение

4

параметра кривой

 

 

2 1

 

7

1,87.

 

 

1

 

 

 

2

 

 

 

 

 

Второму соседнему минимуму в точке соответствует вектор амплитуды M2' M2 , концы которого расположены на

других витках спирали. Для вектора OM2 угол

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

2

15

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

M

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

F1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

M1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

h

 

 

 

 

 

 

 

 

7 /4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

M1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P1

 

 

 

 

 

F2 M2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.1

 

 

Рис.2

 

152

для точки M2 параметр

2

2 2

 

 

15

2,74.

 

2

 

 

 

Учитывая связь между параметром и шириной полуполосы волнового фронта на щели получим:

 

 

 

 

x

h

 

 

b

;

 

 

 

 

 

(1)

 

 

 

 

2

2

 

 

 

 

 

при расширении щели

1

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

h

 

 

h

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x2

 

 

 

2

 

b

.

 

 

 

(2)

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

2

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вычитая (1) из (2), найдем:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

h

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

( h)2

 

 

 

(

 

)

 

 

b

 

 

 

 

 

.

(3)

2

 

2

 

 

2b(

 

)2

 

2

1

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

При подстановке числовых значений величин, содержащихся в правой части (3), получим

0,55мкм.

4.128. По известным данным задачи найдем параметр υ

точек M1

и

M1' на спирали Корню, соответствующих краям

выемки в пластине:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

2

 

a

 

2

 

 

 

a

 

 

 

0,6 10 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,6.

b

 

b

 

 

 

 

 

 

1

1

 

 

2

 

 

 

2b

 

 

 

2 0,77 0,65 10 6

При этом угол 1

наклона касательной к кривой в точке

M составляет примерно 30 . На границе выемки начальная

6

фаза колебаний вторичных волн на правой (а также и левой) периферийной части волнового фронта П претерпевает скачок

на 2 (n 1)h, где n-коэффициент преломления.

Амплитуда результирующего колебания в точке P равна

Ap M1'M1 F2M2' M2F1 2(OM1 M2F1).

153

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

M2

F1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

П

/ / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / /

 

 

 

M1

/ / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / /

 

h

 

 

/ / /

/ / / / / / /

 

 

a

/ / / / / / / / / /

 

0

 

 

b

 

 

 

 

 

 

 

M1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

M2

 

 

 

 

 

 

 

P

 

 

 

 

F2

 

 

 

/ / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / /

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.1

 

Рис.2

 

Модуль амплитуды Ap будет иметь максимальное значение,

когда вектор OM1 получит направление вектора OM2 .

Касательная к кривой в точке M2 будет составлять угол,

примерно равный 2 5 . Отсюда

3

3

2 2 2 .

В этом можно убедиться путем измерения по рис. 4.24 сборника.

Итак имеем:

2 (n 1)h

 

3

 

(k

3

)

 

 

 

 

 

2k h

 

4

, k 0,1,2,... .

 

 

 

 

2

 

(n 1)

При подстановке числовых значений λ и n при k=0

~

hmin 0,98мкм 1мкм.

4.129. В качестве волновой поверхности, разбиваемой на световые зоны, примем плоскость П (см. рис. 1). Волновая поверхность П состоит из двух открытых частей, разделенных непрозрачным промежутком шириной «a». Применительно к точкам 1 и 2 на экране выбранную волновую поверхность будем рассматривать как систему из двух полуплоскостей:

154

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

F1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

/ / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / /

 

 

 

 

 

 

 

/ / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / /

 

h

 

 

 

 

 

П

 

 

 

 

 

 

/ / / / / / / / / /

 

 

 

B

 

 

 

 

 

 

 

a

 

 

 

 

 

 

A

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

2

 

 

 

 

 

x

 

2/ b

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

F2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

/ / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / /

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.1

 

 

 

Рис.2

 

 

1)относительно точки 1-полностью открытую левую полуплоскость и частично перекрытую правую полуплоскость;

2)по отношению к точке 2-левую частично закрытую и полностью открытую правую полуплоскость.

При определении амплитуд световых колебаний в точках экрана 1 и 2 необходимо учесть дополнительную разность фаз между колебаниями, вносимую ступенькой на пластинке

2 (n 1)h.

Установим амплитуды результирующих колебаний (в условных единицах) в заданных точках экрана, воспользовавшись спиралью Корню, изображенной на рис. 4.24 сборника задач. Сначала определим амплитуду A2 в точке 2, удовлетворяющей условию максимально возможной интенсивности света. При отсутствии уступа в пластине,

правая полуплоскость дает амплитуда колебания равную OF1, левая полуплоскость с непрозрачной полоской – амплитуду

F2 A, где точка A на кривой определяется параметром

a

2

0,5.

 

 

b

Вектор F2 A практически параллелен оси η (см. рис. 2), а

вектор OF , образует с той же

осью угол 45 . Наличие уступа

1

 

 

155

приводит к дополнительной разности хода лучей от полосок правой полуплоскости и, следовательно, к повороту вектора

OF1, влево. Результирующая амплитуда A2 в точке 2 получает максимальное значение при такой высоте уступа, когда вектор

OF2 повернется на угол 45 и станет параллельным вектору

F2 A. При этом

A2 42,5 26 68,5.

Значения 42,5 и 26 получены путем прямых измерений длин соответствующих отрезков в мм по рис. 4.24 сборника.

Теперь перейдем к точке 1 экрана. В этом случае

амплитуда колебания от левой плоскости будет равна F2 0

(F2 0 42,5(мм)),

правая

полуплоскость

с

 

непрозрачной

полоской обусловит амплитуду BF1, где

 

начало

B

этого

вектора

соответствует

значению параметра

 

0,5.

При

отсутствии уступа вектор

 

BF1 образует с вектором

 

F2 0

угол

45 . При наличии уступа заданной ширины «а» вектор BF

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

~

 

 

. В конечном итоге векторы BF1, и

повернется на угол 45

 

F2 0 будут взаимно перпендикулярны (рис.3). Тогда квадрат

результирующей амплитуды A1 будет равен

 

 

 

 

 

 

~

 

 

 

 

 

 

 

2

42,5

2

26

2

 

 

 

 

 

 

 

A1

 

 

 

 

2480

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(усл. мм).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Отношение

 

 

интенсивностей

 

 

 

 

 

 

света в точках 2 и 1 будет

 

450

450

450

 

 

равно

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I2

2

 

 

68,5

2

 

~

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1,9.

 

 

 

 

 

 

 

I

1

A2

 

2480

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.3

156

4.130. Из рисунка видно, что для лучей OP и MP оптическая разность хода

b2 x2 b .

При

x<<b

~

x2

и

 

 

 

 

2b

 

соответствующая

разность

фаз

колебаний в точке P равна

xM

0

/4

P

2 x2 .

b

По условию . Тогда

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1,6 0,6 10 6

 

 

 

 

 

 

 

 

x2

x

 

 

 

b

 

 

 

0,7мм.

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ширину x щели можно определить и так:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2,

1,

x

b

 

0,7мм.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.131. Координаты точек B1

 

и B2 (рис.1) соответственно

равный

 

s1

и

s2

 

. Значения параметра пар точке M1,M1'

и

2

 

M

 

,M '

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

отвечающие точкам B ,B'

 

2

на ветвях спирали Корню,

и

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

1

 

B ,B' волнового фронта, равны:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

s1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

s2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

0,6

,

 

 

 

2

 

 

 

1,4 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b

 

 

 

 

 

 

b

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

2

 

 

 

 

 

 

 

 

Векторы M1M2

и M2' M1'

на спирали Корню определяют

амплитуды колебаний в точке, приходящих от открытых участков волновой поверхности. Измеряя длины отрезков M1M2 и F2F1 на рис. 4.24 сборника, получим:

M1M2 35(мм), F1F2 85(мм).

157

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

M2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

F1

 

 

B2

B10

B1

 

 

B2

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

s1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

M1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

s2

 

 

 

 

M1

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

F2

P

M2

Рис.1

Рис.2

Тогда отношение интенсивностей

I2 35 2

0,7.

I0 85

4.132. За исходную волновую поверхность подающей волны примем плоскость П (рис.1). По координатам x1 s1 /2

и x2 s2 /2 краев полос волновой поверхности вычислим значения параметра для точек М1 и М2 правой ветви спирали Корню (рис.2):

 

x

2

 

(0,9/2)

 

 

0,45 1,34 0,6;

 

 

2/(1,87 0,6)

b

1

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

2

 

(2,25/2) 1,34 1,5.

 

 

2

2 b

 

 

 

 

 

 

 

 

Амплитуде колебания в точке Р, приходящего от правой выемки, на плоскости O отвечает вектор M1M2 . Если в центральной части щели не было бы дополнительной площадки, то амплитуде колебания в точке Р, приходящего от полоски (0,S1/2) волновой поверхности, соответствовал бы вектор OM1 . Однако, при наличии площадки фаза колебаний вторичных волн в ее пределах будет отставать на некоторый

158

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

M2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

/ / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / /

/ / / /

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

П / / / / / / / / / / / / / / / / / /0/ / / / / / / / / / / / / / / / / /

/ / / /

 

M3

 

 

1,5

/ / / / / /

 

 

 

 

/ / / / / / / / / / / /

 

 

 

 

/ / / / / /

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

s1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

F

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

h

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b

 

 

 

 

 

 

 

s2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

/2

M1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

/ / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / /

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.2

 

угол и, следовательно, вектор OM1 , повернется на этот угол влево (принято угол отставания фазы отсчитывать против хода

часовой стрелки). Процедура поворота вектора OM1 , вытекает из следующих соображений. Амплитуду колебания в точке Р, обусловленного действием правой половины волновой поверхности, можно представить в виде

 

 

 

 

Aпр Ap /2

 

da1

 

 

da2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(OM1 )

 

 

(M1M2 )

 

 

 

 

a

 

2

/2b

 

 

 

 

 

 

a

2

/ 2b

 

 

 

 

 

k

0

ei(kx

 

 

 

)

k

 

0

eikx

 

ei

 

OM1 +M1M2 ,

r

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r

 

 

 

 

 

 

 

 

(OM

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где OM1 , M1M2

комплексные амплитуды. Множитель ei

означает поворот вектора OM1 , на угол .

 

 

Вполне понятно, что модуль амплитуды колебания в

точке Р будет иметь максимальное значение, если векторOM1

при повороте займет положение вектора

OM3 , имеющего то

же направление, что и вектор M1M2

 

. Как видно из рис.2, угол

примерно равен

 

 

. В этом можно убедиться и так: углы

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

касательных к кривой Корню в точках М1 и М2 равны

 

 

 

 

 

 

 

 

2 0,18 ;

 

1,125 ;

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

1

 

 

2

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

159

при этом 2 1 0,95 .

Центры кривизны линии в точках М1 и М2 практически расположены на одной прямой (М1М2). Отсюда следует, что

угол между касательной и отрезком М1М2 примерно равен , 2

т.е. . 2

Итак, для максимумов интенсивности в точке Р имеем

условие 2 (n 1)h 2k . Для k=0 h=hmin.

2

Учитывая, что для стекла (n - 1)=0,5, получаем

hmin 2 0,3мкм.

4.133. Заданные условия задачи отражены на рисунке.

Параллельный пучок света дифрагирует под разными углами

 

 

 

 

 

b

 

 

 

 

 

в левую и правую сторону от

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dx

 

 

 

первоначального

направления

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

x

падения лучей.

Фронт волны

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O

 

 

 

 

 

 

 

 

совмещается с

плоскостью

 

 

 

 

 

 

 

 

 

M

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

N

 

 

щели. Все точки фронта

в

 

a

 

 

 

 

 

 

 

 

плоскости щели

колеблются

с

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

одинаковой фазой.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выделим

элементарную

полоску фронта волны шириной dx на расстоянии x от левого края щели. Если амплитуду падающей, соответствующей всей ширине «b» щели единичной длины обозначить через A0 , то выделенной полоске фронта будет соответствовать световое

возмущение с амплитудой dA A0 cos tdx (начальную фазу b

колебаний в плоскости щели приняли за ноль). Амплитуда возмущения в направлении, задаваемом углом дифракции , определяется распределением фазы колебаний в плоскости ON, образующей с плоскостью щели угол . Возмущение,

160