Изучение дифракционных явлений в ближней волновой зоне

2.ДИФРАКЦИЯ ФРЕНЕЛЯ

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: изучение дифракционных явлений в ближней волновой зоне (дифракция Френеля), исследование дифракции на круглом отверстии, щели и крае экрана методом векторных диаграмм и зон Френеля.

2.1. ОПИСАНИЕ МОДЕЛИ ЭКСПЕРИМЕНТА

В работе используется программный продукт фирмы  Физикон.  Программа предназначена для иллюстрации широкого круга дифракционных явлений. На основе принципа Гюйгенса-Френеля рассматривается дифракция света на экранах с осевой симметрией (круглое отверстие) и на одномерных препятствиях (щель, край экрана). Иллюстрируется метод векторных диаграмм ( векторная диаграмма для кольцевых зон Френеля и спираль Корню). Исследуются дифракционные явления в ближней волновой зоне (дифракция Френеля)  на круглом отверстии, щели и крае экрана методом векторных диаграмм и зон Френеля.

Для начала работы в главном меню следует выбрать «Дифракция» (рис.2.1).  На экране появится меню лабораторной работы (рис.2.2). В этом меню следует выбрать «дифракция Френеля».  Нажать Enter. На экране появится шесть окон (рис.2.3):

-  схема опыта,

-  экран, на который выводится  дифракционная картина,

- график распределения интенсивности на экране с масштабной линейкой,

-  окно графиков (на рис. 2.3 – это спираль Корню),

- зонная диаграмма эксперимента («зоны»)

- значения параметров эксперимента.

В нижней части экрана расположено меню выбора параметров:  

- тип  преграды («отверстие»):  круглое отверстие, щель, край экрана).

Если выбрать «круглое отверстие» (рис.2.4), на экране появятся концентрические кольца дифракционной картины, в окне графиков – спираль Френеля, в окне «зоны» - концентрические кольца правильной формы, окрашенные соответствуют открытым зонам Френеля. Если выбрать «щель», на экране и в окне «зоны» появятся параллельные полосы, расположенные симметрично относительно центральной прямой (рис.2.3), ширина полос убывает с ростом номера зоны,  в окне графиков – спираль Корню. При выборе края экрана дифракционная картина возникает только по одну сторону от центральной оси, симметрия нарушается, при изменении х – расстояния от края экрана до точки, в которой наблюдается дифракция, дифракционная картина меняется;

- окно задания длины волны («λ»), при нажатии соответствующей клавиши появляется шкала выбора длины волны в диапазоне от 360 до 700нм (рис.2.4), выбор длины волны осуществляется с клавиатуры горизонтальными стрелками;  при нажатии клавиши «Enter»  дифракционная картина окрашивается в цвет заданной длины волны света; чтобы перейти к заданию следующего параметра, следует нажать «Esc»;

- клавиша выбора расстояния от преграды до экрана «z», при нажатии которой можно менять значение z от 29см до 200см горизонтальными стрелками с клавиатуры;  для получения дифракционной картины, соответствующей установленному значению z , следует нажать  «Enter» ; чтобы перейти к заданию следующего параметра, следует нажать «Esc»;

- клавиша выбора размера преграды D, позволяющая менять размер преграды в диапазоне  0,8 – 2мм вертикальными стрелками с клавиатуры, для получения дифракционной картины, соответствующей установленному значению D , следует нажать  «Enter» ; чтобы перейти к заданию следующего параметра, следует нажать «Esc».

Установленные значения параметров, а также значение числа открытых зон Френеля отображаются в окне параметров (рис.2.3, 2.4).