OMOYFD01 - учебный набор по дифракции Фраунгофера на одной щели

В процессе распространения света при встрече с препятствием или небольшим отверстием свет будет отклоняться от прямолинейной траектории и распространяться за препятствием, что называется дифракцией света. Дифракция света, как и интерференция, доказывает, что свет обладает волновыми свойствами. 

Дифракция Фраунгофера, или дифракция в параллельных лучах, наблюдается в том случае, когда источник света и точка наблюдения бесконечно удалены от препятствия, вызвавшего дифракцию. На практике, чтобы этот тип дифракции осуществить, достаточно точечный источник света поместить в фокусе собирающей линзы, а дифракционную картину исследовать в фокальной плоскости второй собирающей линзы, установленной за препятствием. Любая точка в фокальной плоскости линзы эквивалентна бесконечно удаленной точке в отсутствие линзы. 

В эксперименте по дифракции Фраунгофера на одной щели в качестве источника излучения используется лазерный источник S. Плоская монохроматическая волна падает на экран с узкой щелью. Ширина щели a имеет размер порядка длины волны излучения. Щель вырезает часть фронта падающей световой волны, и каждая точка этого фронта является источником вторичных волн. Вторичные волны распространяются по всем направлениям. За щелью расположена собирающая линза L2. Все лучи, которые до линзы шли параллельно, соберутся в одной точке фокальной плоскости линзы. В этой точке наблюдается интерференция вторичных волн, а на проекционном экране P – дифракционный спектр. Интенсивность дифракционной картины на экране определяется интерференцией между различными точками источника света, создавая полосы интерференции – максимумы и минимумы интенсивности. При этом интенсивность центрального максимума является наибольшей, а интенсивность максимумов с обеих сторон последовательно уменьшается. 

Схема эксперимента по дифракции Фраунгофера на одной щели

Дифракционные явления Фраунгофера имеют в оптике большое практическое значение, и лежат в основе принципа действия многих спектральных приборов, в частности, дифракционных решёток. Эксперимент по дифракции Фраунгофера на одной щели поможет студентам изучить особенности этого явления и определить условия его наблюдения, а также углубить теоретические знания и улучшить понимание физических процессов.