Интерференция Лазерное излучение Дифракция Френеля Геометрическая оптика Дисперсия света Естественный и поляризованный свет Искусственная анизотропия Элементарная квантовая теория

Геометрическая оптика

 Следствие волновой природы света, полученное предельным переходом . При этом линейные размеры препятствий много больше размеров любой зоны Френеля и дифракционные эффекты пренебрежимо малы. В этом случае можно ввести понятие луча как линии, перпендикулярной волновым поверхностям. Траектория луча определяется принципом Ферма, согласно которому свет выбирает из всех возможных путей тот путь, который требует наименьшего времени для его прохождения. Использование принципов Ферма позволяют обосновать многие законы геометрической оптики.

Дополнение к Лекции 03

С помощью принципа Гюйгенса легко объяснить преломление света на границе раздела двух сред с  время, пока световой луч в первой среде проходит путь  вторичные волны во второй среде проходят меньшее расстояние поскольку скорость света во второй среде по условию меньше. Световые лучи перпендикулярны волновому фронту.

Согласно очевидным геометрическим соотношениям  получаем обычный закон преломления (закон Снеллиуса):

 Принцип Гюйгенса позволяет продемонстрировать проникновение световых лучей в область геометрической тени у границ непрозрачного экрана, то есть характерное дифракционное явление.

  Ограничивая бесконечную плоскость фронта падающей волны отверстием АВ, мы приводим к искривлению огибающей вторичных волн, и, следовательно, к отклонению от прямолинейного распространения света (особенно в окрестности границ отверстия) и, как следствие, захождение света в область геометрической тени.

Лекция 05

Дифракция Фраунгофера на многомерных структурах

5.1. Дифракция Фраунгофера на плоских и пространственных решетках

5.2. Условие Лауэ. Спектроскопия рентгеновских лучей

5.3. Условия Брэгга-Вульфа

5.4. Дифракционные решетки с синусоидальной пропускаемостью

5.5. Оптическая фильтрация пространственных частот.

5.6. Принципы голографии

5.1. Дифракция Фраунгофера на плоских и пространственных решетках

Усиление рентгеновского пучка происходит, когда разность хода волн, рассеянных соседними атомами, равна целому кратному длины волны.

 


При освещении немонохроматическим светом образуется система главных

максимумов, каждому из которых соответствует определенная длина волны

ля волны, падающей на кристаллическую решетку вдоль оси Z, имеем:

 

При освещении плоской монохроматической волной трехмерная решетка вообще не имеет дифракционных максимумов кроме нулевого порядка за исключением волн с длиной, определенной последним равенством.

 

Решение уравнений Луэ при каждом значении m можно представить в виде семейства конусов, общая ось которых направлена по кристаллографической оси (для двух других осей можно нарисовать сходные картины).

 

Общее решение уравнений Лауэ соответствует пересечению трех консов с осями a,b,c, имеющими общую прямую R.

 

5.2. Условие Лауэ. Спектроскопия рентгеновских лучей

Метод вращающегося монокристалла дает дифракционные максимумы (пятна) различных порядков вдоль линии, соответствующей данному атомному слою. Максимумы возникают на пересечении конусов Лауэ с цилиндрической поверхностью фотопленки.

Лауэграмма. Через неподвижный кристалл пропускается рентгеновское излучение широкого спектрального диапазона. Дифракционным пучкам соответствуют пятна на лауэграмме.

 


Шерер и Дебай

Кольца Ньютона. Классическим примером полос равной толщины являются кольца Ньютона. Они наблюдаются при отражении света от соприкасающихся друг с другом толстой плоскопараллельной стеклянной пластинки и плоско-выпуклой линзы с большим радиусом кривизны (рис). Роль тонкой пленки, от поверхностей которой отражаются когерентные волны, играет воздушный зазор между пластинками и линзой (вследствие большой толщины пластинки и линзы, отраженные от других поверхностей лучи в образовании интерференционной картины не участвуют).
Приложения определенного интеграла