1tom - 0636.htm
671
отражения ≈ преломления падающих лучей на грани экрана (диафрагмы).
Рассмотренные выше случаи относились к Д. с. на телах с острыми краями. Резкое обрезание волновых фронтов приводит к характерным для дифракц. картин структурам полос. Прич╦м, несмотря на то, что радиусы закругления кра╦в реальных экранов велики по сравнению с И., дифракц. картины почти не зависят от формы кра╦в и их размеров: даже стеклянная пластинка радиусом в неск. метров, изогнутого края к-рой касается световая волна, созда╦т структуру полос того же видат что и лезвие бритвы. В дифракц. картине наряду со структуированпой составляющей присутствует медленно меняющийся фон. Среди явлений Д. с. имеются такие, в к-рых эффектами границ можно пренебречь и в к-рых на первый план выступают плавные деформации светового поля (как, напр., расплывание пучка при его распространении и дифракционная расходимость]. Среди световых пучков с плавным распределением интенсивности по сечению выделяют т.п. гауссовы пучки, у к-рых закон изменения ноля до радиусу г
и (гч z) ≈ ехр [≈ г2/г2 (г)]
по меняется вдоль оси распространения s, а «радиус» пучка r(z)=kz/b раст╦т линейно; b ≈ параметр пучка. Расплывание пучков ≈ характерное явление д и ф-ф у з и о и н о и Д. с., в теории к-рой нашла воплощение шнгова концепция диффузии волновых фронтов. Б этой теории считается, что амплитуда светового поля медленно меняется вдоль лучей на масштабе Я. Осн. ур-ние диффузионной теории ≈ ур-ште параболич. типа ≈ аналогично нестационарному ур-нито Шр╦дин-гера. Задачи диффузионной Д. с. связаны с исследованием распространения спета в средах с крупномасштабными (по сравнению с Я.) неоднородпостями диэлектрич. проницаемости: в турбулентных средах, в голографич. системах, при Д. с. па ультразвуке и др. В этих случаях Д. с. часто неотделима от сопутствующей ей рефракции света.
Д. с. играет в оптике и физике вообще исключительно важную роль: ею определяются, напр., предельные возможности оптич. приборов, разрешающая сила микроскопов и телескопов, добротность открытых резонаторов и др. Появление лазеров определило новый круг задач и явлений, связанных с Д. с, К ним относятся вопросы дифракции частично когерентных полей или нытение самодифракции в нелинейных оптич.
средах (см. Нелинейная оптика}.
Лит.: Ландсберг Г. С., Оптика, 5 тгзд., М., 1976; Зоммерфольд АЧ Оптика, пер. с нем., М., 1У53; Хенл X., Мауэ А,, Всстлфаль К,, Теория дифракции, пор. с нем., М., 1964; Бор л М,, Вольф Э., Основы оптики, пер. с англ., 2 изд., М-, 197^; С и в у-х и н Д. В., Общий курс физики, 2 изд.. [т. 4] ≈Оптика, М., 1985; Ваганов Р. Б,, К а ц е н и л е н б ч у м Б. у., Основы теории дифракции, М., 1982. С, Г. Лржибельский.
ДИФРАКЦИЯ СВЕТА НА УЛЬТРАЗВУКЕ (акустооп-тическая дифракция) ≈ совокупность явлений, связанных с отклонением от законов прямолинейного распространения света в среде н присутствии УЗ-волны. В результате периодич. изменения показателя преломления света под действием звуковой волны в среде возникает структура, аналогичная дифракционной реш╦тке. Если в такой структуре распространяется пучок мо-нохроматич. света, то в ней, ггомимо основного, возникают пучки отклон╦нного (дифрагированного) света. Поскольку дифракция происходит на движущейся решетке, то в результате Доплера эффекта частота дифрагированного света оказывается сдвинутой по отношению к частоте ю падающего света: для /n-го порядка дифракции
Ш«≈ Ь> ± 7ИЙ, (1)
где tom ≈ частота дифрагированного света, Q ≈ частота звука. Частота света, отклон╦нного в сторону распространения УЗ-волны, увеличивается, а отклоненного в противоположную сторону ≈ уменьшается.
Свет
Наблюдать Д. с. на у. можно, посылая лазерный луч 1 (рис. 1) на образец 2, в к-ром излучатель звука 3 возбуждает УЗ-волпу. Линза 4 собирает дифрагированный свет, идущий по разным направлениям, в разл. точках экрана 5. В отсутствие УЗ на экране видно световое пятно от проходящего света; при включении УЗ справа и слева от него появляются пятна, создаваемые дифрагированным светом разл. порядков. 2, Помещая вместо экрана диафрагму, можно выделить COOT- QBBT ветствующии порядок дифракции. Регистрирующая система, содержащая фотонри╦мное устройство £ иполяризац.анализатор 7, позволяет измерять интенсивность дифрагированного излучения, его угл. и поляризац. характеристики.
Рис. 1. Схема наблюдения дифракции св«та на ультразиуьч;: I ≈ аиу-стооптиче(жая, II ≈ регистрирующая системы.
Теоретич. описание Д. с. па у. основано на решении Максвелла уравнений в среде, диэлектрич. проницаемость к-рой Р содержит периодич. возмущение, вызванное акустич. волной;
в (г, 0- ео ≈ e2/)S0cos( JTr ≈ Ш), (2)
где в0 ≈ дизлектрич. проницаемость не возмущ╦нной
среды, р= (to≈tO/F-oS ≈ упругооптич. постоянная, 5└ ≈ амплитуда деформации в явуконои волне, К и Q ≈
О - и порядок -прошедший сеег
поряди*
Звуковой пучок
Рис. 2- Схема дифракции свега на ультразвуке.
волновой вектор и частота звука. В первом приближении электрич, поляризация, обусловленная одновременным воздействием на среду падающей световой волны и звука, является источником рассеянного светового излучения, содержащего две компоненты с частотами со±Й. Компонента с суммарной частотой выходит из объ╦ма взаимодействия по направлению вектора суммы (#-]-.К), а с разностной ≈ по направлению (k ≈К], где k ≈ волновой вектор света (рис. 2). Т. о., не-посредств. взаимодействие падающего излучения с УЗ обусловливает лишь 1-й порядок дифракции: более вы-сокме порядки возникают при взаимодействии со звуком света, уже отклон╦нного в 1-й порядок.
Дифракция имеет мое-то при любом угле падения света на акустич. пучок. В общем случае интенсивность дифрагированного света / мала по сравнению с интенсивностью падающего /00, поскольку эл.-магн. волны, испускаемые разл. частями области акустооптич. взаимодействия, интерферируя, взаимно гасят друг друга. Лиш-ь при определ. условиях излучение рассеянное разл. точками оказывается синфазным и эффективность дифракции г| ≈ ///оо возрастает на много порядков ≈ возникает явление т. н. р е з о-
677
")
}
