Miks Fresneli tsooni

Fresneli tsooni - on valdkonnad, millesse pinnal heli või valguse lained teostada arvutusi heli difraktsiooni tulemusi või kerge. See meetod kohaldati esmakordselt aastal 1815 O.Frenel.

ajalooline teave

Augustin-Zhan Frenel (10.06.1788-14.07.1827) - Prantsuse füüsik. Ta pühendas oma elu omaduste uurimiseks füüsilise optika. Ta 1811 mõjul E. Malus hakkas iseseisvalt õppima füüsika, sai peagi huvitatud eksperimentide valdkonnas optika. In 1814 "taasavastas" põhimõtte häireid ja 1816. lisatakse tuntud põhimõte Huygens, mis kasutusele mõiste ühtsus ja häireid elementaarsed lained. 1818, tuginedes töö, ta arendas teooria valguse difraktsioon. Ta tutvustas tava arvestades difraktsiooni äärest, samuti ümmargune auk. Läbiviidud eksperimentides nüüd klassikalisi koos biprismaatilise ja bizerkalami valguse interferentsi. 1821 ta osutunud asjaolu põikmodulatsiooni milline valguslainete, 1823 avas ümmargune ja elliptilise polarisatsiooni. Ta selgitas põhjal laine esindused kromaatiline polarisatsioon, samuti tasapinna pöörlemine on valguse polarisatsiooni ja birefringence. 1823 asutas ta seaduste murdumise ja valguse peegeldumise fikseeritud tasasele pinnale kahe meedia. Koos Jung peetakse looja laine optika. Kas leiutaja mitut interferentsseadmed nagu peegel või Fresneli biprismaatilise Fresneli. Ta leidis asutaja täiesti uue viisi tuletorn valgustus.

Natuke teooria

Määrata Fresneli difraktsioon võimalik augu tahes kuju ja üldiselt ilma selleta. Kuid alates seisukohast teostatavust on parem käsitleda seda ringikujulise avaga kuju. Sel juhul valgusallika ja vaatluspunkti peab olema sirgel risti ekraani lennuk ja läbib raja keskosas. Tegelikult Fresneli tsooni võib murda mis tahes pinnale, mille kaudu valgus lained. Näiteks equiphase pinnale. Kuid sel juhul on see mugav murda korter tsooni auk. Sel vaatleme elementaarne optilise probleemid, mis võimaldab meil määrata mitte ainult raadiuses esimene Fresneli tsooni, vaid ka järelmeetmete juhuslikke numbreid.

Ülesanne määrata suurust rõngad

Alustuseks ette kujutada, et tasapinnalise auk on valgusallika (punkt C) ning vaatleja (punkt H). On risti rida CH. CH segmendi läbib ümmargune auk keskus (punkt O). Kuna meie eesmärk on sümmeetriatelg, Fresneli tsooni on kujul rõngad. Otsus vähendatakse määramiseks raadiusega need ringid suvalise arvu (m). Maksimaalne väärtus nimetatakse raadiuses tsooni. Probleemi lahendamiseks on vaja teha täiendavaid ehitus, nimelt: valida suvalise punkti (A) tasapinnas avamise ja ühendage see sirglõikude vaatepunktist vaatluse ja valguse allikas. Tulemuseks on kolmnurga SAN. Siis saate teha seda nii, et valgus laine, mis saabub vaatleja mööda teed SAN, läbivad pikema tee kui üks, mis võtab tee CH. See tähendab, et tee vahet CA + AN-CH defineerib vahe laine faase sooritanud sekundaarsetest allikatest (A ja D) vaatluse punkti. Sellest väärtusest sõltub Saadud interferentsi lainete vaatleja asukohast ja seega valguse intensiivsust sel hetkel.

Arvutus esimese raadiusega

Me leiame, et kui teed vahe on võrdne poolega valguse lainepikkus (λ / 2), kerge tulevad vaatleja vastandfaasis. Sellest võib järeldada, et kui teed erinevus olla väiksem kui λ / 2 süttib samas faasis. Seda tingimust CA + AN-SN≤ λ / 2 definitsiooni järgi on tingimus, et punktist A asub esimese tsükli, st see on esimene Fresneli tsooni. Sel juhul piir ringist käiguvahe on võrdne poolega valguse lainepikkus. Seega see võrrand määramiseks raadiusega esimeses tsoonis, mida tähistatakse _p1. Kui tee vahet, mis vastab Ic / 2, siis on see võrdne segment OA. Sellisel juhul, kui kaugused ületavad oluliselt CO aukude läbimõõt (tavaliselt peetakse vaid sellistes teostustes), kaalutlustest geomeetrilise raadiusega esimeses tsoonis on defineeritud järgmise valemiga: P ₁ = √ (λ * CO + OH) / (CO + OH).

Arvutamine raadiuses Fresneli tsooni

Valem väärtuste määramiseks vahede järgnevate tsüklid on identsed eespool mainitud, vaid lisatakse lugejaks soovitud tsooni number. Sellisel juhul võrdse teepikkuse vahe muutub: CA + AN-SN≤ m * λ / 2 või CA + AH-CO-ON≤ m * λ / 2. Sellest järeldub, et raadiusega soovitud ala number "m" määratleb järgmise valemi järgi: P _m = √ (m * λ * CO + OH) / (CO + OH) = ₁ P √m

Kokkuvõtteks vahetulemused

Võib märkida, et purustustsooni - eraldatus sekundaarse valgusallika toiteallikad, millel on sama piirkond, nagu _m n = π * ^R2 _m - π * ^R2 _m-1 = π * ₁ ^P2 = _p1. Light naaberriigist Fresneli tsoonide tuleb vastassuunas faasi, sest tee vahet naaberpiirkondade rõngad definitsiooni võrdne poolega valguse lainepikkus. Üldistades selle tulemusena võime järeldada, et purustamine augud ringid (nii, et valgus naabruses jõuab vaatleja fikseeritud faasinihke) tähendaks purustamine ring samal ala. See väide lihtsalt osutunud abiga probleemi.

Fresneli tsoon tasalainest

Mõtle jaotus suudmeala arvesse õhem rõngad võrdse pindala. Need ringid on sekundaarne valgusallikat. Amplituud valguse laine saabumise igast tsükli vaatlejale, ligikaudu sama. Lisaks faasierinevusest kõrvalolevast illustreeriv kohas H on ka samad. Sel juhul kompleksi amplituudi juures vaatleja, kui lisati ühe keerulise lennuk vormi osa ringi - kaar. Amplituudiga sama - akordi. Nüüd kaaluma, kuidas muutuvad muster liitmise amplituudi korral muutus raadius auk, hoides muud parameetrid probleemi. Sellisel juhul, kui auk avaneb ainult üht tsooni vaatleja, struktuuris lisades osal on ringikujuliselt. Amplituud viimase tsükli pööratakse nurga π suhtes keskosas, st. K. Jalg vahe esimeses tsoonis definitsiooni järgi võrdne Ic / 2. See nurk on π tähendab amplituudi saab poole ümbermõõdu. Sel juhul nende väärtuste summa on vaatluspunkti on null - null akordi pikkus. Kui kolm tsüklit avatakse, siis pilt esindama pool ringi ja nii edasi. Amplituud vaatleja baas paarisarv tsüklitest on null. Ja juhul, kui kasutatakse paaritu arv ringid, siis on see võrdne maksimaalse väärtuse ja pikkus läbimõõt kompleksis tasapinna Lisaks amplituudidega. Ülaltoodud eesmärgid on täielikult avatud Fresneli tsoone.

Lühidalt eriti juhtudel

Mõtle harvad. Mõnikord probleemi lahendamiseks on sätestatud, et kasutada murdarv Fresneli tsoone. Sel juhul alla poole ring realiseerida veerand ringi muster, mis vastab poolele ala esimeses tsoonis. Sarnaselt arvutati muul osaväärtust. Vahel tingimus viitab, et teatud murdarvude rõngaste suletud ja nii palju avatud. Sellisel juhul on kõigi amplituud vektor leitakse vahena amplituudide kahe ülesandeid. Kui kõik tsoonid on avatud, siis ei ole takistus valguse lained, pilt näeb välja spiraal. Selgub, sest kui avate suur hulk rõngad peaks arvestama sõltuvus heitmete valgusallikast vaatleja punkti ja suunas teisese allika. Me leiame, et valguse tsooni suurem arv on väike amplituud. Keskus saadud heeliksi on keset ümbermõõtu esimese ja teise tsükliga. Seetõttu valdkonnas amplituud sel juhul, kui kõik nähtav ala on väiksem kui kahekordne kui avatud üks esimene ketas ja intensiivsus erineb neli korda.

Fresneli difraktsioon valguse

Vaatame, mida mõeldakse selle termini. Nimetatakse Fresneli difraktsioon seisukorras, kui läbi augu avab mitmes valdkonnas. Kui avame palju rõngad, siis saab seda võtit eiratakse, mis on avaldanud ühtlustamisel, et geomeetriline optika. Juhul kui läbivavas avatakse vaatleja oluliselt väiksemad kui ühes tsoonis, seda seisundit nimetatakse Fraunhoferi difraktsiooni. Ta peetakse täidetuks, kui valgusallikas ja punkt vaatleja on piisaval kaugusel auk.

Võrdlus tsooni plaat objektiivi ja

Kui sulgete kõik paaritu või kõik isegi Fresneli tsooni, samal ajal kui vaatleja on kerge laine suurema amplituudiga. Iga ring kompleksi lennuk annab pool ringi. Nii avatuna veider tsoonid, siis kokku ainult spiraal poolitatud ringid, mis aitavad kaasa üldise amplituud "alt-üles". Takistuse teele valgust laine, milles ainult ühte tüüpi avatud rõngad, mida nimetatakse tsoonis plaadil. Valguse intensiivsus on vaatleja korduvalt ületada valguse intensiivsust plaadil. See on tingitud asjaolust, et valgus laine iga avatud tsükkel on märgistati vaatlejale samas faasis.

Sarnane olukord on täheldatud keskendudes valguse objektiivi. See erinevalt plaatidel, no tsüklid ei suleta ning liigub valgus faasis π * (+ 2 π * m) kaugusel ringid, mis lõppes tsoonis plaadil. Selle tulemusena amplituudi valguse laine kahekordistatakse. Lisaks objektiivi kõrvaldab nn vastastikuse faasinihked mis asuvad üks ring. See laiendab keerukas lennuk on poole ümbermõõdu iga tsooni sirgjooneliselt segmendis. Selle tulemusena amplituud suureneb π korda ning kogu kompleksi tasapinna spiraali läätse arenemist sirgjoon.