Учебное пособие 800509
.pdf
|
|
|
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