OMOYFJ01 - учебный набор по дифракции Фраунгофера на круглом отверстии

Дифракцией называется явление отклонения света от прямолинейного направления распространения при прохождении вблизи препятствий. Дифракцию Фраунгофера от небольшого отверстия можно наблюдать на удаленном экране или в фокальной плоскости собирающей линзы, направив на отверстие в непрозрачной преграде плоскую световую волну.

В данном эксперименте луч от лазерного источника S падает на непрозрачный экран с небольшим отверстием. Плоский фронт, совпадающий с отверстием, можно рассматривать как совокупность источников вторичных когерентных волн, которые будут интерферировать. В результате, на проекционном экране P через собирающую линзу L2 формируется дифракционная картина. В центре фраунгоферовской дифракционной картины от небольшого отверстия всегда образуется максимум, а интенсивность света окружающих ярких пятен последовательно уменьшается.

Схема эксперимента по дифракции Фраунгофера на круглом отверстии

Дифракция Фраунгофера на круглом отверстии представляет большой практический интерес, поскольку в оптических приборах оправы линз и объективов имеют обычно круглую форму. В практическом применении этот параметр позволяет провести сопоставимый анализ лазеров между собой. Например, в лазерной абляции нужно сильно сфокусировать пучок на материале для его испарения, тогда требуется минимальная расходимость, а для систем трассерной визуализации потоков жидкости и газа (PIV), когда при помощи цилиндрической линзы нужно наоборот расширить пучок по одной или обеим осям – расходимость благоприятна.

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 круглом отверстии поможет студентам изучить особенности этого явления и определить условия его наблюдения, а также углубить теоретические знания и улучшить понимание физических процессов.