Дифракцией света называется совокупность явлений, обусловленных волновой природой света, и заключается в
перераспределении интенсивности света при распространении его в среде с резкой неоднородностью. Это приводит к тому, что свет, подобно звуковые, огибает маленькие препятствия, не образуя резкой тени. То есть наблюдается отклонение распространения света от прямолинейного.
Различают дифракцию Френеля от точечного источника в расходящихся лучах, когда фронт волны имеет сферическую форму, и дифракцию Фраунгофера в параллельных лучах, когда фронт волны плоский.
Задача расчета дифракционной картины так же, как и расчет интерференционной картины - это нахождение положения максимумов и минимумов интенсивности света. Математический решение этой задачи достаточно сложно. Мы с ним познакомимся позже. А теперь рассмотрим простой, графоаналитический метод зон Френеля. Он основан на принципе Гюйгенса-Френеля, который имеет следующие три положения.
1. Любое точечный источник света S можно заменить эквивалентной ему системой вторичных источников, расположенных по произвольной замкнутой поверхности, охватывающей этот источник. Для удобства выбирают поверхность, которая совпадает с одной из волновых поверхностей. Тогда все вторичные источники будут иметь одинаковую фазу и будут когерентными.
2. Если вторичные источники выбраны на одной волновой поверхности, то интенсивность вторичного излучения одинаковых по площади участков одинакова.
3. Вторичное излучение распространяется в сторону внешней нормали к поверхности, то есть в сторону ее выпуклости. При этом с увеличением угла между нормалью и направлением излучения его интенсивность уменьшается (рис.3.12).
Расчет дифракционной картины по рассматриваемом метода основан на разбиении волновой поверхности (поверхности вторичных источников) на зоны Френеля так, чтобы излучение от соответствующих точек соседних зон приходило в точку наблюдения Р в противофазе, т.е. чтобы разность хода от них равнялась.
В этом случае соседние зоны будут друг друга ослаблять. Поэтому очевидно, когда в точку наблюдения придет излучения от парного количества зон Френеля будет минимальная интенсивность, если же от нечетной будет максимум (одна зона окажется компенсированной). Так, если между источником S и точкой наблюдения Р, которые находятся на расстоянии a + b = 2м посередине поставить непрозрачный эк-ран с отверстием радиусом 0,5 мм, то останется открытой только первая зона Френеля и интенсивность будет равна 1о, т.е. возрастет в 2 раза по сравнению с выражением (3.19).
Дальнейшее увеличение интенсивности (суммы ряда (3.19)) можно достичь, если поставить экран, который бы пропускал излучение только от четных или нечетных зон, т.е. через одну. Тогда излучения будут иметь одинаковую фазу и будут усиливать друг друга.
Еще больший рост суммы (3.19) можно достичь, если поменять знак в приложениях через один, т.е. изменить фазу излучения на противоположную через одну зону. Этого можно достичь, пропуская излучение от этих зон через оптическую среду с другим показателем преломления, чем от остальных зон. Можно подобрать такую толщину, чтобы оптическая разность хода составила половину длины волны. Тогда в точку наблюдения придут вторичные лучи от всех зон в одинаковой фазе и интенсивность еще больше вырастет.