Плоская монохроматическая световая волна падает нормально на металлическую полуплоскость. На расстоянии 1 м за ней находится экран. Найти длину волны света, если расстояние между первыми максимумами равно 0.63 мкм и отношение интенсивностей максимумов и смежных минимумов интенсивности света на экране.
Дано:
b = 1 м
x = 0.63 мкм= 6,3·10-7 м
Решение
В методе Френеля для прямолинейной границы, волновой фронт разбивается на полоски (зоны). Колебание от каждой полоски в точке наблюдения характеризуется некоторой амплитудой и фазой, что изображается вектором амплитуды. Длина вектора амплитуды пропорциональна величине амплитуды, а угол наклона равен фазе колебания.
= ?
Imax1/ Imin1 – ?
Imax2/ Imin2 – ?
Фаза колебания, возбуждаемого зоной, имеющей ту же координату вдоль горизонтальной оси, что и точка наблюдения, принимается равной нулю. Амплитуда колебания от нескольких соседних зон волнового фронта находится как векторная сумма векторов амплитуд, возбуждаемых этими зонами в данной точке. Совокупность векторов амплитуд от всех бесконечно тонких зон полностью открытого волнового фронта образует двойную спираль (спираль Корню), которая начинается в отрицательном фокусе (слева) и заканчивается в положительном фокусе (справа)
. Амплитуде колебания для полностью открытого волнового фронта соответствует вектор, проведенный из отрицательного фокуса в положительный.
Положение на спирали вектора амплитуды колебания, возбуждаемого зоной, отстоящей на расстояние x от зоны с нулевой фазой, определяется параметром:
s=x2b.
Значения этого параметра нанесены вдоль всей спирали.
Если точка наблюдения находится в области геометрической тени металлической (следовательно, непрозрачной даже для коротких волн) полуплоскости, то чередования максимумов и минимумов нет – амплитуда монотонно уменьшается до нуля при смещении точки наблюдения P влево, как показано на рисунке 1 ниже.
Рисунок 1
Здесь левая часть спирали оказывается закрытой полностью, а на правой части открыта область, начиная с некоторого значения s, определяемого величиной x.Показаны три последовательных значения амплитуды.
При смещении точки P вправо относительно края геометрической тени возникает чередование максимумов и минимумов (рисунок 2)