Определение областей геометрической оптики, дифракции Френеля и Фраунгофера

1.РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ИНТЕНСИВНОСТЕЙ В ПРОСТРАНСТВЕ

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: Визуальное определение областей геометрической оптики, дифракции Френеля и Фраунгофера.

1.2. ОПИСАНИЕ МОДЕЛИ ЭКСПЕРИМЕНТА

В работе используется программный продукт фирмы Физикон. Компьютер на основе вычисления интегралов Френеля-Кирхгофа строит в динамическом режиме продольный разрез дифракционного поля при дифракции света на щели и круглом отверстии. Это дает возможность визуально определить область геометрической оптики, область дифракции Френеля (ближняя волновая зона) и область дифракции Фраунгофера (дальняя волновая зона).

Для начала работы в главном меню следует выбрать «Дифракция».  На экране появится заставка лабораторной работы (рис.1.1). При нажатии

клавиши «Enter» на экране появится меню лабораторной работы (рис.1.2).

В этом меню следует выбрать «распределение интенсивности в пространстве».  Нажать Enter. На экране появится три окна (рис.3.3):

На экран монитора выводится (рис.1.3): распределение интенсивности в световой волне в зависимости от расстояния от преграды до точки наблюдения z, график интенсивности на экране , тип преграды  (круглое

отверстие (рис.1.4) или щель(рис.1.5)), значения параметров эксперимента z  -  расстояние от преграды до точки наблюдения, λ  - длина световой волны,  

D  - размер преграды, m - число открытых зон Френеля, p=D²- безразмерный параметр, определяющий характер дифракции. В правой части экрана размещена шкала интенсивности, позволяющая по насыщенности цвета картинки определять интенсивность. В нижней части экрана располагаются клавиши управления: «отверстие»,

позволяющая задавать тип отверстия – круглое отверстие, щель (рис.1.4); «старт», запускающая демонстрацию распространения света; «просмотр», позволяющая изменять расстояние z и наблюдать распределение интенсивности для данного среза дифракционного поля (рис.1.6).

 Клавиша «параметры» позволяет менять значения D и λ, а также задавать режим просмотра дифракционного поля. Она открывает меню: «D», « λ» , «картинка». При выборе «картинка» появляется меню выбора режима просмотра: непрерывно, логарифм, томограмма  . При выборе режима «томограмма»  на экране (рис.1.7) появляется усредненное распределение интенсивности дифракционного поля, позволяющее по цвету светового поля определять по шкале интенсивность той или иной его точки.

После задания каждого параметра или режима надо нажать Enter, зат ем Esс.

1.2. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

1. Задать значения D и λ.

2. Выбрать вид преграды «круглое отверстие». Нажать клавишу «старт». Наблюдать распределение интенсивности в дифракционном поле.

3. Горизонтальными стрелками на клавиатуре  выбрать клавишу «просмотр». Меняя z- расстояние от преграды до точки наблюдения, определить области, в которых наблюдается дифракция Френеля, Фраунгофера, приближение геометрической оптики по значениям параметра р и т- числа открытых зан Френеля. Нажать Esc.

4. Выбрать клавишу «параметры», в открывшемся меню – клавишу «картинка». Нажать Enter.  Выбрать режим «томограмма». Нажать Enter, затем Esc. После этого нажать «просмотр».  Наблюдать томограмму интенсивности. Для выделенных областей дифракции определить интенсивности  в крайних точках области, нарисовать графики интенсивностей.. Зарисовать томограмму.