Ketika menghitung total aksi muka gelombang di beberapa titik dalam ruang, kita harus memperhitungkan bahwa osilasi cahaya yang datang dari titik-titik individual depan datang ke "titik pengamatan" dengan fase yang berbeda. Dalam hal ini, semua titik dari muka gelombang itu sendiri berada dalam fase yang sama. Untuk menyederhanakan perhitungan aksi total dari seluruh muka gelombang, kita akan mengasumsikan bahwa sumber cahaya sangat jauh dan, oleh karena itu, gelombang dapat dianggap bidang. Misalkan jarak titik pengamatan A dari muka gelombang adalah (Gbr. 86). Semua titik muka gelombang berosilasi dalam fase yang sama. Pada saat yang sama, semua titik depan 5 terletak pada jarak yang berbeda, sebagai akibatnya aksi total seluruh bagian depan akan ditentukan oleh perbedaan fase dari osilasi interferensi yang datang dari elemen individu dari muka gelombang.
Beras. 86. Zona Fresnel
Untuk mempertimbangkan pola interferensi yang sesuai, kami membuat konstruksi berikut. Dari titik pengamatan A, kami menggambar serangkaian bola dengan jari-jari:
Pada permukaan muka gelombang, bola-bola ini akan membentuk serangkaian cincin yang disebut zona Fresnel (Gambar 86 dan 87). Setiap zona berikutnya terletak setengah gelombang lebih jauh dari titik A dari yang sebelumnya. pada gambar. 87 rasio aspek, tentu saja, terdistorsi, karena panjang gelombang cahaya terlalu pendek untuk digambarkan dalam gambar. Akibatnya, osilasi tiba di titik A dari dua zona Fresnel yang berdekatan dalam fase yang berlawanan dan, ketika ditambahkan, sebagian saling menghancurkan.
Beras. 87. Pembentukan zona Fresnel
Tidak ada penghapusan lengkap osilasi di bawah aksi bersama dari dua zona Fresnel yang berdekatan. Hal ini terlihat dari beberapa pertimbangan berikut. Hitung luas zona Fresnel:
Mengingat nilai k sangat kecil dibandingkan dengan jarak, kita dapat mengabaikan suku kedua dalam kurung dan menganggap luas semua zona Fresnel kira-kira sama, sama dengan
Pada saat yang sama, sudut antara garis yang menghubungkan zona dengan titik A dan normal ke muka gelombang untuk setiap zona berikutnya lebih besar daripada yang sebelumnya, sebagai akibatnya amplitudo osilasi yang datang secara bertahap berkurang dengan meningkatnya nomor zona. Lagipula,
seperti yang ditunjukkan pada paragraf sebelumnya, radiasi titik individu dari muka gelombang memiliki intensitas terbesar dalam arah normal. Pelemahan ini semakin diperkuat dengan bertambahnya jarak dari zona Fresnel ke A dengan bertambahnya jumlah zona. Keadaan ini menyebabkan pemusnahan bersama yang tidak lengkap dari osilasi dua zona Fresnel yang berdekatan. Tanpa membuat asumsi khusus tentang hukum penurunan amplitudo osilasi dasar dengan jarak, kita masih dapat menyatakan bahwa, dengan pendekatan yang cukup, amplitudo di titik A gelombang dari beberapa zona adalah rata-rata aritmatika dari amplitudo gelombang dari dua yang berdekatan zona. pada gambar. 88 menunjukkan area antara dua bagian yang diarsir dari dua area yang berdekatan. Berdasarkan sifat yang ditunjukkan di atas, aksi seluruh bagian muka gelombang ini di titik a (Gbr. 87) sama dengan nol. Hal yang sama dapat dikatakan tentang setiap zona: setengah dari zona pusat (nol) bersama dengan setengah dari yang kedua akan menghancurkan yang pertama, setengah dari yang kedua dan keempat akan menghancurkan yang ketiga, dll. Kami mendapatkan bahwa hanya setengah dari Fresnel pusat zona tetap tidak terkompensasi. Dengan demikian, osilasi yang disebabkan pada titik A oleh sebagian besar permukaan gelombang memiliki amplitudo yang sama seolah-olah hanya setengah dari zona pusat yang bekerja.
Beras. 88. Kompensasi untuk tindakan zona Fresnel tetangga.
Akibatnya, kita dapat berbicara tentang perambatan cahaya bujursangkar dari satu titik ke titik lainnya. Cahaya yang menuju titik ini, seolah-olah, terkonsentrasi di saluran, yang penampangnya di tempat mana pun sama dengan setengah dari zona Fresnel pusat.
Aksi gelombang cahaya pada beberapa titik direduksi menjadi aksi setengah dari zona Fresnel pusat hanya jika gelombang tidak terbatas; hanya dalam hal ini tindakan zona yang tersisa saling dikompensasi, dan tindakan zona terpencil dapat diabaikan. Jika kita berhadapan dengan bagian akhir gelombang, maka kondisinya menjadi sangat berbeda.
Fenomena karakteristik difraksi dapat diamati ketika cahaya melewati celah kecil atau di dekat layar.
1. Lubang bundar kecil. pada gambar. 89 menunjukkan segmen layar buram dengan lubang bundar, dimensi yang ditampilkan di sini diperbesar beberapa ribu kali; seberkas cahaya paralel jatuh pada lubang dari bawah, pusat lubang, dua titik sewenang-wenang pada garis lurus yang tegak lurus dan melewati O. Dari pusat
kami menggambarkan bola konsentris, yang bagian dalamnya dengan jari-jari a melewati O, dan masing-masing bola berikutnya memiliki jari-jari yang lebih besar dari yang sebelumnya. Lewat sini,
Kami menggambarkan serangkaian bola konsentris yang sama dengan jari-jari secara bertahap meningkat sebesar y dari suatu titik.Kedua baris bola akan dipotong di lubang zona Fresnel. pada gambar. 89 bola yang dijelaskan di sekitar memotong tiga zona, dan yang dijelaskan di sekitar - empat zona.
Beras. 89. Penjelasan difraksi oleh lubang bundar (bagian atas gambar adalah penampang, bagian bawah adalah denah).
Untuk jauh lebih besar dari jari-jari lubang, sudut yang dibentuk oleh garis lurus dengan normal sangat kecil, dan oleh karena itu kita dapat mengasumsikan bahwa amplitudo gelombang yang berasal dari titik-titik lubang kecil dan mencapai titik adalah sama satu sama lain (hal yang sama berlaku untuk amplitudo gelombang yang berasal dari dan mencapai
Karena zona-zona tersebut praktis memiliki luas yang sama, aksi dua zona yang berdekatan pada suatu titik saling meniadakan. Oleh karena itu, titik terang adalah titik-titik yang terletak dari pusat lubang O pada jarak sedemikian rupa sehingga jumlah zona Fresnel yang ganjil akan masuk ke dalam lubang. Dalam hal ini, aksi seluruh lubang akan sama dengan aksi satu zona Fresnel tanpa kompensasi. Sebaliknya, titik-titik seperti yang jumlah zona yang masuk ke dalam lubang genap harus gelap, karena dalam kasus ini aksi setengah zona mengimbangi aksi separuh lainnya.
Jadi, jika kita meletakkan layar putih di belakang lubang, yang kita gerakkan lebih dekat ke lubang atau menjauh darinya, maka bagian tengah layar akan menjadi gelap atau terang saat kita bergerak. Dari hukum kekekalan energi, seseorang dapat melanjutkan
menyimpulkan bahwa titik-titik lateral (terletak jauh dari sumbu) harus bergantian terang atau gelap: titik pusat akan dikelilingi oleh sejumlah cincin terang dan gelap.
2. Layar bulat kecil. pada gambar. Gambar 90 menunjukkan layar bundar kecil dengan tepi. Sinar sejajar jatuh pada layar. Jika sinar merambat cukup lurus, maka ruang silinder bayangan akan terbentuk di belakang layar dengan sumbu yang ditarik tegak lurus dari tengah layar. Namun, teori gelombang mengarah pada kesimpulan yang berbeda.
Biarkan bagian depan gelombang pesawat memanjang tanpa batas ke segala arah dari layar. Kami kembali menggambar permukaan bola, yang pusatnya adalah titik yang terletak pada sumbu. Jari-jari bola pertama jari-jari bola berikut adalah:
Bola-bola ini memotong gelombang zona Fresnel pada bidang, yang luasnya sama satu sama lain. Kita dapat menerapkan ke zona ini pertimbangan yang sama yang kita gunakan untuk kasus gelombang bidang tak terbatas.
Beras. 90. Penjelasan difraksi pada layar bundar (bagian atas gambar adalah bagian, bagian bawah adalah denah).
Dalam kasus kejadian normal sinar paralel pada layar bundar kecil, Titik aksial ruang di belakang layar diterangi seolah-olah hanya setengah dari zona Fresnel pertama yang berbatasan langsung dengan tepi layar yang aktif.
Dengan demikian, cahaya menyebar di luar layar.
Sesuai dengan ini, pengalaman menunjukkan bahwa titik terang diperoleh di tengah bayangan layar (Gbr. II di akhir buku). Namun, fenomena ini dapat diamati hanya dengan layar yang ukurannya dekat dengan zona Fresnel pusat, karena intensitas titik cahaya sangat rendah untuk objek yang jauh lebih besar.
Perhatikan fakta sejarah yang aneh. Ahli matematika terkenal Poisson, yang merupakan salah satu penentang paling tajam dari teori gelombang cahaya, disajikan sebagai argumen yang paling meyakinkan terhadap teori tersebut, menurutnya, menurut itu, cahaya harus selalu diperoleh di pusat bayangan dari layar. Baginya ini sangat tidak mungkin, dan dia sangat malu ketika—
percobaan sederhana yang dilakukan oleh Fresnel mengkonfirmasi kesimpulan ini dari teori gelombang yang dibuat oleh lawannya yang gigih.
Dimungkinkan untuk membuat layar (yang disebut pelat zona) yang akan mencakup semua zona Fresnel genap atau ganjil. Dengan demikian, kondisi interferensi, yang kami perhitungkan di atas saat menghitung efek permukaan gelombang, akan dilanggar secara artifisial. Dalam hal ini, hanya zona yang akan tetap mengirimkan osilasi dalam satu fase ke titik A. Akibatnya, kami memperoleh di A gambar sumber cahaya (Gbr. 91), yang dibentuk oleh osilasi yang datang dalam satu fase dari seluruh area pelat zona. Tindakan pelat akan seperti tindakan lensa; fakta ini adalah salah satu contoh paling jelas dari perambatan cahaya non-bujursangkar.
Beras. 91. Bagian dari pelat zona
Sebuah layar besar pada jarak yang cukup jauh dari titik pengamatan memberikan pola difraksi yang nyata. Beberapa fenomena yang diamati selama gerhana matahari, ketika layarnya adalah Bulan - benda dengan diameter, dapat dijelaskan menggunakan difraksi. Pada saat yang sama, layar kecil yang terletak dekat dengan titik pengamatan tidak memberikan pola difraksi. Hal ini sering ditunjukkan sebagai kondisi yang diperlukan untuk pengamatan difraksi - perbandingan ukuran layar atau lubang dengan panjang gelombang. Hal ini dapat dilihat dari atas bahwa hal ini tidak terjadi. Dalam pengalaman, paling sering untuk mendapatkan pola difraksi, digunakan benda yang ratusan kali lebih panjang dari panjang gelombang cahaya.
Kami mendapatkan pola difraksi yang nyata dalam bentuk garis-garis atau cincin, yang merupakan proporsi signifikan dari energi cahaya yang ditransmisikan, jika layar atau lubang, ditempatkan pada jarak tertentu dari titik pengamatan, memiliki dimensi yang sebanding dengan dimensi zona Fresnel tengah. Dalam hal ini, independensi jalur balok individu dilanggar. Jika objek sangat besar dibandingkan dengan zona Fresnel pusat, pola difraksi diperoleh hanya dalam bentuk detail yang tidak signifikan di tepi bayangan geometris, yang menyumbang sebagian kecil dari energi radiasi yang terlibat dalam pembentukan seluruh gambar.
Dalam kasus pertama, kami memiliki penyimpangan yang signifikan dari perambatan cahaya bujursangkar, dalam kasus kedua, hukum optik sinar praktis akan valid.
Untuk menyederhanakan perhitungan saat menentukan amplitudo gelombang pada titik tertentu dalam pr-va. Metode ZF digunakan ketika mempertimbangkan masalah difraksi gelombang sesuai dengan prinsip Huygens-Fresnel. Mari kita perhatikan perambatan gelombang cahaya monokromatik dari titik Q(sumber) ke C.L. titik pengamatan P (Gbr.).
Menurut prinsip Huygens-Fresnel, sumber Q digantikan oleh aksi sumber imajiner yang terletak di bantu. permukaan S, sebagai segerombolan memilih permukaan bola depan. gelombang datang dari Q. Selanjutnya, permukaan S dibagi menjadi zona melingkar sehingga jarak dari tepi zona ke titik pengamatan P berbeda l / 2: Pa \u003d PO + l / 2; Pb=Pa+l/2; =Рb+l/2 (О - titik perpotongan permukaan gelombang dengan garis PQ, l - ). Dididik begitu. bagian yang sama dari permukaan S disebut. ZF Plot Oa bulat. permukaan S disebut. Z. F. pertama, ab - yang kedua, bc - Z. F. ketiga, dll. Jari-jari Z. F. ke-m dalam kasus difraksi pada lubang bundar dan layar ditentukan. ekspresi perkiraan (untuk ml
di mana R adalah jarak dari sumber ke lubang, r0 adalah jarak dari lubang (atau layar) ke titik pengamatan. Dalam kasus difraksi pada struktur bujursangkar (tepi bujursangkar layar, celah), ukuran ZF ke-m (jarak tepi luar zona dari garis yang menghubungkan sumber dan titik pengamatan) kira-kira sama dengan O (mr0l).
Ombak. proses di titik P dapat dianggap sebagai hasil interferensi gelombang yang tiba di titik pengamatan dari masing-masing ZF secara terpisah, dengan mempertimbangkan bahwa lambat laun menurun dari setiap zona dengan bertambahnya jumlah zona, dan fase osilasi yang disebabkan di titik P oleh zona yang berdekatan, berlawanan. Oleh karena itu, gelombang yang tiba di titik pengamatan dari dua zona yang berdekatan saling melemahkan; amplitudo yang dihasilkan pada titik P lebih kecil dari amplitudo yang dihasilkan oleh aksi satu pusat. zona.
Metode partisi menjadi ZF dengan jelas menjelaskan propagasi cahaya bujursangkar dari sudut pandang gelombang. alam dunia. Ini memungkinkan Anda untuk hanya mengkompilasi kualitas tinggi, dan dalam beberapa kasus jumlah yang cukup akurat. representasi dari hasil difraksi gelombang pada desember. kondisi sulit untuk distribusi mereka. Layar terdiri dari sistem konsentris. cincin yang sesuai dengan ZF (lihat ZONA PLATE), dapat memberikan, seperti , peningkatan penerangan pada sumbu atau bahkan membuat gambar. Metode Z.F. dapat diterapkan tidak hanya dalam optik, tetapi juga dalam studi propagasi radio dan. ombak.
Kamus Ensiklopedis Fisik. - M.: Ensiklopedia Soviet. . 1983 .
ZONA FRESNEL
cm. Zona Fresnel.
Ensiklopedia fisik. Dalam 5 volume. - M.: Ensiklopedia Soviet. Pemimpin Redaksi A. M. Prokhorov. 1988 .
Lihat apa itu "FRESNEL ZONES" di kamus lain:
Area di mana permukaan gelombang cahaya (atau suara) dapat dibagi lagi untuk menghitung hasil difraksi cahaya (Lihat Difraksi cahaya) (atau suara). Metode ini pertama kali digunakan oleh O. Fresnel pada tahun 181519. Inti dari metode tersebut adalah sebagai berikut. Biarkan dari ... ...
FRESNEL- (1) difraksi (lihat) dari gelombang cahaya bola, ketika mempertimbangkan mana yang tidak dapat mengabaikan kelengkungan permukaan datang dan gelombang difraksi (atau hanya terdifraksi). Di tengah pola difraksi dari piringan buram bulat selalu ... ... Ensiklopedia Politeknik Hebat
Bagian di mana permukaan gelombang dibagi ketika mempertimbangkan gelombang difraksi (prinsip Huygens Fresnel). Zona fresnel dipilih sehingga jarak setiap zona berikutnya dari titik pengamatan adalah setengah panjang gelombang lebih besar dari ... ...
difraksi bola. gelombang cahaya pada ketidakhomogenan (misalnya, lubang di layar), ukuran gerombolan b sebanding dengan diameter zona Fresnel pertama? (z?): b =? . Nama untuk menghormati perancis... Ensiklopedia Fisik
Bagian di mana permukaan gelombang dibagi ketika mempertimbangkan difraksi gelombang (prinsip Huygens Fresnel). Zona Fresnel dipilih sehingga jarak setiap zona berikutnya dari titik pengamatan adalah setengah panjang gelombang lebih besar dari jarak ... kamus ensiklopedis
Difraksi gelombang cahaya bola oleh ketidakhomogenan (misalnya, lubang), yang ukurannya sebanding dengan diameter salah satu zona Fresnel (Lihat zona Fresnel). Nama tersebut diberikan untuk menghormati O.J. Fresnel, yang mempelajari jenis difraksi ini (Lihat Fresnel). ... ... Ensiklopedia Besar Soviet
Bagian di mana permukaan bagian depan gelombang cahaya dibagi untuk menyederhanakan perhitungan saat menentukan amplitudo gelombang pada titik tertentu dalam ruang. Metode F. h. digunakan ketika mempertimbangkan masalah difraksi gelombang sesuai dengan Huygens ... ... Ensiklopedia Fisik
Difraksi gelombang elektromagnetik bola oleh ketidakhomogenan, misalnya lubang di layar, yang ukurannya b sebanding dengan ukuran zona Fresnel, yaitu, di mana z adalah jarak titik pengamatan dari layar, ? ? panjang gelombang. Dinamakan untuk O.J. Fresnel ... Kamus Ensiklopedis Besar
Difraksi gelombang elektromagnetik bola oleh ketidakhomogenan, seperti lubang di layar, yang ukurannya b sebanding dengan ukuran zona Fresnel, yaitu, di mana z adalah jarak titik pengamatan dari layar, adalah panjang gelombang. Dinamakan untuk O.J. Fresnel ... kamus ensiklopedis
Bagian di mana permukaan gelombang dibagi ketika mempertimbangkan difraksi gelombang (prinsip Huygens Fresnel). F. h. dipilih sehingga penghapusan setiap jejak. zona dari titik pengamatan setengah panjang gelombang lebih panjang dari penghapusan yang sebelumnya ... ... Ilmu pengetahuan Alam. kamus ensiklopedis
Fresnel mengusulkan metode asli untuk membelah permukaan gelombang S menjadi zona, yang sangat menyederhanakan solusi masalah ( metode zona fresnel ).
Batas zona (tengah) pertama adalah titik permukaan S, terletak pada jarak dari titik M(Gbr. 9.2). titik bola S, terletak pada jarak , , dll. dari titik M, bentuk 2, 3, dst. Zona Fresnel.
Osilasi tereksitasi pada suatu titik M antara dua zona yang berdekatan berlawanan fase, karena perbedaan jalur dari zona ini ke titik M .
Oleh karena itu, ketika menambahkan osilasi ini, mereka harus saling melemahkan:
| , | (9.2.2) |
di mana SEBUAH adalah amplitudo osilasi yang dihasilkan, adalah amplitudo osilasi yang dieksitasi oleh saya zona Fresnel.
Nilainya tergantung pada luas zona dan sudut antara normal ke permukaan dan garis lurus yang diarahkan ke titik M.
Luas satu zona
Ini menunjukkan bahwa luas zona Fresnel tidak bergantung pada nomor zona saya. Ini berarti bahwa untuk i tidak terlalu besar, area zona tetangga adalah sama.
Pada saat yang sama, ketika nomor zona meningkat, sudut meningkat dan, akibatnya, intensitas radiasi zona berkurang ke arah titik. M, yaitu amplitudo berkurang. Itu juga berkurang karena peningkatan jarak ke titik M:
Jumlah total zona Fresnel yang sesuai dengan bagian bola yang menghadap titik M, sangat besar: pada , , jumlah zona adalah , dan jari-jari zona pertama adalah .
Oleh karena itu, sudut antara normal ke zona dan arah ke titik M zona tetangga kira-kira sama, yaitu Apa amplitudo gelombang yang tiba di suatu titik M dari daerah tetangga ,kira-kira sama.
Gelombang cahaya merambat dalam garis lurus. Fase osilasi yang dieksitasi oleh zona tetangga berbeda . Oleh karena itu, sebagai pendekatan yang dapat diterima, kita dapat mengasumsikan bahwa amplitudo osilasi dari beberapa m zona -th sama dengan rata-rata aritmatika dari amplitudo zona yang berdekatan, mis.
.
Maka ekspresi (9.2.1) dapat ditulis sebagai
| . | (9.2.2) |
Karena luas zona tetangga adalah sama, ekspresi dalam tanda kurung sama dengan nol, yang berarti amplitudo yang dihasilkan .
Intensitas radiasi.
Lewat sini, amplitudo yang dihasilkan yang dihasilkan di beberapa titik M oleh seluruh permukaan bola , sama dengan setengah amplitudo yang dibuat oleh zona pusat saja, dan intensitas .
Karena jari-jari zona pusat kecil (), oleh karena itu, kita dapat mengasumsikan bahwa cahaya dari titik P ke titik M merambat dalam garis lurus .
Jika layar buram dengan lubang ditempatkan di jalur gelombang, hanya menyisakan zona Fresnel pusat yang terbuka, maka amplitudo di titik M akan sama dengan . Dengan demikian, intensitas pada titik M akan 4 kali lebih banyak daripada tanpa adanya layar (karena ). Intensitas cahaya meningkat jika semua zona genap ditutup.
Dengan demikian, prinsip Huygens-Fresnel memungkinkan untuk menjelaskan perambatan cahaya bujursangkar dalam medium homogen.
Legitimasi pembagian muka gelombang menjadi zona Fresnel telah dikonfirmasi secara eksperimental. Untuk ini, pelat zona digunakan - sistem cincin transparan dan buram bergantian.
Pengalaman menegaskan bahwa dengan bantuan pelat zona dimungkinkan untuk meningkatkan penerangan pada suatu titik M seperti lensa konvergen.
Difraksi cahaya - dalam arti sempit tetapi paling umum digunakan - pembulatan sinar batas cahaya dari benda buram (layar); penetrasi cahaya ke daerah bayangan geometris. Difraksi cahaya tampak paling menonjol di bidang perubahan tajam dalam kerapatan fluks sinar: di dekat kaustik, fokus lensa, batas bayangan geometris, dll. Difraksi gelombang terkait erat dengan fenomena propagasi dan hamburan gelombang pada media yang tidak homogen.
Difraksi ditelepon kumpulan fenomena,diamati selama perambatan cahaya dalam medium dengan ketidakhomogenan tajam, dimensi yang sebanding dengan panjang gelombang, dan terkait dengan penyimpangan dari hukum optik geometris.
Pembulatan rintangan oleh gelombang suara (difraksi gelombang suara) terus kita amati (kita mendengar suara di sekitar sudut rumah). Untuk mengamati difraksi sinar cahaya diperlukan kondisi khusus, hal ini dikarenakan panjang gelombang gelombang cahaya yang pendek.
Tidak ada perbedaan fisik yang signifikan antara interferensi dan difraksi. Kedua fenomena tersebut terdiri dari redistribusi fluks cahaya sebagai akibat dari superposisi gelombang.
Fenomena difraksi dijelaskan menggunakan Prinsip Huygens , Dimana setiap titik yang dicapai gelombang berfungsi sebagai pusat gelombang sekunder, dan selubung gelombang ini menentukan posisi muka gelombang pada saat berikutnya.
Biarkan gelombang bidang biasanya jatuh pada lubang di layar buram (Gbr. 9.1). Setiap titik dari bagian muka gelombang yang disorot oleh lubang berfungsi sebagai sumber gelombang sekunder (dalam media isotop homogen mereka berbentuk bola).
Setelah membangun selubung gelombang sekunder untuk waktu tertentu, kita melihat bahwa muka gelombang memasuki daerah bayangan geometris, yaitu. gelombang berjalan di sekitar tepi lubang.
Prinsip Huygens hanya memecahkan masalah arah rambat gelombang, tetapi tidak membahas masalah amplitudo dan intensitas gelombang yang merambat ke arah yang berbeda.
Peran yang menentukan dalam menetapkan sifat gelombang cahaya dimainkan oleh O. Fresnel pada awal abad ke-19. Dia menjelaskan fenomena difraksi dan memberikan metode untuk perhitungan kuantitatifnya. Pada tahun 1818 ia menerima Hadiah dari Akademi Paris untuk penjelasannya tentang fenomena difraksi dan metode kuantifikasinya.
Fresnel memasukkan makna fisik ke dalam prinsip Huygens, melengkapinya dengan gagasan interferensi gelombang sekunder.
Ketika mempertimbangkan difraksi, Fresnel berangkat dari beberapa asumsi dasar yang diterima tanpa bukti. Keseluruhan pernyataan ini disebut prinsip Huygens–Fresnel.
Berdasarkan Prinsip Huygens , setiap titik depan gelombang dapat dianggap sebagai sumber gelombang sekunder.
Fresnel secara signifikan mengembangkan prinsip ini.
· Semua sumber sekunder dari muka gelombang yang berasal dari satu sumber, koheren antara mereka sendiri.
· Bagian permukaan gelombang yang sama luas pancarannya intensitas yang sama (kekuasaan) .
· Setiap sumber sekunder memancarkan cahaya secara dominan dalam arah normal luar permukaan gelombang pada titik tersebut. Amplitudo gelombang sekunder pada arah membuat sudut dengan normal semakin kecil, semakin besar sudut , dan sama dengan nol pada .
· Untuk sumber sekunder, prinsip superposisi berlaku: radiasi dari beberapa bagian gelombang permukaan tidak mempengaruhi terhadap radiasi orang lain(jika bagian dari permukaan gelombang ditutupi dengan layar buram, gelombang sekunder akan dipancarkan oleh area terbuka seolah-olah tidak ada layar).
Dengan menggunakan ketentuan ini, Fresnel sudah dapat membuat perhitungan kuantitatif pola difraksi.
Difraksi cahaya (dari lat. difraktus- rusak, dibiaskan) - penyimpangan dalam perambatan cahaya dari hukum optik geometris, yang dinyatakan dalam pembulatan sinar cahaya di sekitar batas benda buram, penetrasi cahaya ke area geometris bayangan, cahaya membungkuk di sekitar rintangan kecil. Difraksi diamati ketika cahaya merambat dalam medium dengan ketidakhomogenan yang jelas. Difraksi cahaya adalah manifestasi dari sifat gelombang cahaya di bawah kondisi pembatas transisi dari optik gelombang ke geometris. Fenomena difraksi cahaya dapat dijelaskan berdasarkan prinsip Huygens.
Prinsip Huygens - prinsip yang menyatakan bahwa setiap titik muka gelombang pada waktu tertentu adalah pusat gelombang elementer sekunder, yang selubungnya memberikan posisi muka gelombang pada waktu berikutnya. Prinsip Huygens memungkinkan untuk menjelaskan hukum pemantulan dan pembiasan cahaya, tetapi tidak cukup untuk menjelaskan fenomena difraksi oleh Fresnel, yang melengkapi prinsip Huygens dengan gagasan interferensi gelombang sekunder.
Prinsip Huygens-Fresnel merupakan pengembangan lebih lanjut dari prinsip H. Huygens oleh O. Fresnel, yang memperkenalkan konsep koherensi dan interferensi gelombang elementer sekunder. Menurut prinsip Huygens-Fresnel, gangguan gelombang pada titik tertentu dapat direpresentasikan sebagai akibat dari interferensi gelombang elementer sekunder koheren yang dipancarkan oleh setiap elemen permukaan gelombang tertentu (depan gelombang). Prinsip Huygens-Fresnel juga memungkinkan untuk menjelaskan fenomena difraksi. Setiap elemen permukaan gelombang dengan luas adalah sumber gelombang bola sekunder, yang amplitudonya sebanding dengan luas elemen. Sebuah osilasi datang ke titik pengamatan dari elemen ini
(6.37.21)
di mana adalah koefisien tergantung pada sudut antara normal ke permukaan dan arah ke titik pengamatan; - jarak dari elemen permukaan ke titik pengamatan; - fase osilasi di lokasi elemen.
Getaran yang dihasilkan pada titik pengamatan merupakan superposisi osilasi koheren dari semua elemen permukaan gelombang yang sampai pada titik pengamatan. Untuk menghitung amplitudo osilasi yang dihasilkan untuk kasus-kasus yang berbeda dalam simetri, Fresnel mengusulkan metode yang disebut metode zona Fresnel. Ada dua jenis difraksi: difraksi Fraunhofer dan difraksi Fresnel.
Difraksi Fraunhofer (dalam berkas paralel) adalah difraksi gelombang bidang oleh sebuah penghalang (sumber cahaya jauh dari penghalang).
Difraksi Fresnel adalah difraksi gelombang cahaya bola oleh ketidakhomogenan (misalnya, lubang di layar). Difraksi fresnel dilakukan dalam kasus-kasus ketika sumber cahaya dan layar yang digunakan untuk mengamati pola difraksi berada pada jarak terhingga dari penghalang yang menyebabkan difraksi.
Metode zona Fresnel.
Zona Fresnel adalah bagian annular di mana permukaan bola bagian depan gelombang cahaya dibagi ketika mempertimbangkan masalah difraksi gelombang sesuai dengan prinsip Huygens-Fresnel untuk menyederhanakan perhitungan saat menentukan amplitudo gelombang pada titik tertentu dalam ruang. Biarkan gelombang monokromatik merambat dari titik ke titik pengamatan. Posisi muka gelombang pada suatu titik waktu tertentu ditunjukkan pada gambar. Menurut prinsip Huygens-Fresnel, aksi sumber digantikan oleh aksi sumber sekunder (imajiner) yang terletak di permukaan muka gelombang bola, yang dibagi menjadi zona annular sehingga jarak dari tepi zona tetangga ke titik pengamatan berbeda dengan di mana panjang gelombangnya. (Pada gambar - titik perpotongan muka gelombang dengan garis , jarak = , = ). Maka jarak dari tepi zona ke-th ke titik pengamatan adalah
(6.37.22)
Jari-jari luar zona Fresnel ke-
(6.37.23)
area zona -th
(6.37.24)
untuk area yang tidak terlalu luas, zona Fresnelnya sama.
Karena osilasi dari zona tetangga melewati titik jarak, yang berbeda pada titik itu, mereka tiba di antifase. Saat menghitung amplitudo osilasi yang dihasilkan pada suatu titik menggunakan metode zona Fresnel, perlu juga diperhitungkan bahwa dengan bertambahnya jumlah zona, amplitudo osilasi yang tiba di titik tersebut ,
berkurang secara monoton: A1 > A2 > A3 > A4 > .... Dapat diasumsikan bahwa amplitudo osilasi Saya sama dengan rata-rata aritmatika dari amplitudo zona yang berdekatan dengannya: 
Oleh karena itu, amplitudo getaran cahaya yang dihasilkan yang datang dari seluruh muka gelombang ke suatu titik akan sama dengan:
A \u003d A 1 - A 2 + A 3 - A 4 + ... ... .. A ke.
Ekspresi ini dapat direpresentasikan dalam bentuk berikut:
karena ekspresi dalam tanda kurung sama dengan nol, dan amplitudo dari zona Fresnel terakhir sangat kecil. Oleh karena itu, amplitudo yang dihasilkan pada suatu titik oleh seluruh muka gelombang bola sama dengan setengah amplitudo yang dihasilkan oleh zona Fresnel pusat. Jika 1m, 0,5 m, maka jari-jari zona Fresnel pertama adalah 0,5 mm. Akibatnya, cahaya dari sumber ke titik pengamatan menyebar, seolah-olah, dalam batas-batas saluran lurus yang sempit, yaitu. hampir lurus.
Osilasi dari zona Fresnel genap dan ganjil berada dalam antifase dan saling melemahkan satu sama lain. Jika ada hambatan yang tumpang tindih dengan bagian muka gelombang berbentuk bola, maka hanya zona Fresnel terbuka yang diperhitungkan saat menghitung amplitudo osilasi yang dihasilkan pada titik pengamatan menggunakan metode zona Fresnel. Jika sebuah pelat ditempatkan di jalur gelombang cahaya, yang akan mencakup semua zona Fresnel genap atau ganjil, maka amplitudo osilasi pada titik pengamatan meningkat tajam. Piring ini disebut daerah. Pelat zona mengalikan intensitas cahaya pada titik , bertindak seperti lensa konvergen.
