Умови спостереження дифракції
Описаний вище ефект зламу хвилі при проходженні перешкоди залежить від двох факторів:
- довжини хвилі;
- геометричних параметрів перешкоди.
При якій умові спостерігається дифракція хвиль? Для кращого розуміння відповіді на це питання слід зазначити, що розглянуте явище відбувається завжди, коли хвиля наштовхується на перешкоду, проте помітним воно стає лише тоді, коли довжина хвилі виявляється порядку геометричних параметрів перешкоди. Оскільки довжини хвиль світла і звуку невеликі порівняно з розмірами оточуючих нас об’єктів, то й сама дифракція виявляється лише в деяких спеціальних випадках.
Чому відбувається дифракція хвиль? Це можна зрозуміти, якщо розглянути принцип Гюйгенса-Френеля.
Принцип Гюйгенса
У середині XVII століття голландський фізик Хрістіан Гюйгенс висунув нову теорію поширення світлових хвиль. Він вважав, що подібно звуку, світло рухається в спеціальному середовищі – ефірі. Світлова хвиля являє собою коливання частинок ефіру.
Розглядаючи хвильовий сферичний фронт, створений точковим джерелом світла, Гюйгенс прийшов до наступного висновку: в процесі руху фронт проходить через ряд просторових точок в ефірі. Як тільки він їх досягає, то змушує коливатися. Коливні точки, в свою чергу, генерують нове покоління хвиль, які Гюйгенс назвав вторинними. Від кожної точки вторинна хвиля є сферичної, однак сама вона не визначає поверхню нового фронту. Остання є результатом накладання всіх вторинних сферичних хвиль.
Описаний вище ефект називається принципом Гюйгенса. Дифракцію хвиль він не пояснює (коли вчений його формулював, про дифракції світла ще не знали), однак такі ефекти, як відображення і заломлення світла, він описує з успіхом.
Оскільки корпускулярна теорія світла, висунута Ньютоном, перемогла в XVII столітті, про роботи Гюйгенса забули на 150 років.
