Принцип Гюгенеца Френеля. М-д Френеля.

.

Гюйгенса - Френеля принцип.

Г ю йгенса — Френ е ля пр и нцип, приближённый метод решения задач о распространении волн, особенно световых. Согласно первоначальному принципу Х. Гюйгенса (1678), каждый элемент поверхности, которой достигла в данный момент волна, является центром элементарных волн, причём огибающая этих элементарных волн будет волновой поверхностью в следующий момент времени (рис. 1); обратные элементарные волны (пунктир на рис. 1) не должны приниматься во внимание. Этот принцип позволяет упростить задачу определения влияния всего волнового процесса, совершающегося в некотором объёме пространства, на какую-либо точку, сведя её к вычислению действия на данную точку произвольно выбранной волновой поверхности. Принцип Гюйгенса даёт объяснение распространения волн, согласующееся с законами геометрической оптики, но не объясняет явлений дифракции (см. Дифракция волн). О. Ж. Френель (1815) дополнил принцип Гюйгенса, введя представление о когерентности элементарных волн и их интерференции.

Согласно Г. — Ф. п., волновое возмущение в некоторой точке Р (рис. 2) можно рассматривать как результат интерференции элементарных вторичных волн, излучаемых каждым элементом некоторой волновой поверхности. На рис. 2 такой поверхностью является сферическая поверхность волны AOB, излучаемой точечным источником S. Если рассматривается распространение волн, ограниченное каким-либо препятствием (например, отверстие в непрозрачном экране, как на рис. 2), то целесообразно выбрать волновую поверхность так, чтобы она касалась краев препятствия.

Г. — Ф. п. позволяет приближённо рассмотреть многие случаи дифракции волн (см. Дифракция света).

Голография.

(от греч. hólos - весь, полный и...графия), метод получения объёмного изображения объекта, основанный на интерференции волн. Идея Г. была впервые высказана Д. Габором (Великобритания, 1948), однако техническая реализация метода оказалась чрезвычайно сложной и Г. не получила распространения. Только с появлением лазеров открылись многочисленные и разнообразные возможности практического использования Г. в радиоэлектронике, оптике, физике и различных областях техники.

Принцип Г. Обычно для получения изображения какого-либо объекта фотографическим методом пользуются фотоаппаратом, который фиксирует на фотопластинке излучение, рассеиваемое объектом. Каждая точка объекта в этом случае является центром рассеяния падающего света; она посылает в пространство расходящуюся сферическую световую волну, которая фокусируется с помощью объектива в небольшое пятнышко на светочувствительной поверхности фотопластинки. Так как отражательная способность объекта меняется от точки к точке, то интенсивность света, падающего на соответствующие участки фотопластинки, оказывается различной. Поэтому на фотопластинке возникает изображение объекта. Это изображение складывается из получающихся на каждом участке светочувствительной поверхности изображений соответствующих точек объекта. При этом трёхмерные объекты регистрируются в виде плоских двухмерных изображений.

В процессе фотографирования на фотопластинке фиксируется лишь распределение интенсивности, то есть амплитуды электромагнитной волны, отражённой от объекта (интенсивность пропорциональна квадрату амплитуды). Однако световая волна при отражении от объекта изменяет не только амплитуду, но и фазу в соответствии со свойствами поверхности объекта в данной точке.

Г. позволяет получить более полную информацию об объекте, так как представляет собой процесс регистрации на фотопластинке не только амплитуд, но и фаз световых волн, рассеянных объектом. Для этого на фотопластинку одновременно с волной, рассеянной объектом (сигнальная волна), необходимо направить вспомогательную волну, идущую от того же источника света (лазера), с фиксированной амплитудой и фазой (опорная волна, рис. 1).

Интерференционная картина (чередование тёмных и светлых полос или пятен), возникающая в результате взаимодействия сигнальной и опорной волн, содержит полную информацию об амплитуде и фазе сигнальной волны, то есть об объекте. Зафиксированная на светочувствительной поверхности интерференционная картина после проявления называется Голограммой. Если рассматривать голограмму в микроскоп, то в простейшем случае видна система чередующихся светлых и тёмных полос (рис. 2). Интерференционный узор реальных объектов весьма сложен.

Для того чтобы увидеть изображение предмета, голограмму необходимо просветить той же опорной волной, которая использовалась при её получении. В простейшем случае - интерференции двух плоских волн (двух параллельных пучков) - голограмма представляет собой обычную дифракционную решётку. Плоская волна, падая на такую голограмму, частично проходит сквозь неё, сохраняя прежнее направление, а частично вследствие дифракции преобразуется в две вторичные плоские волны, распространяющиеся под углом q (рис. 3). Угол q связан с шагом решётки d и длиной световой волны l формулой: