Все, что вам нужно знать о дифракции света и о том, как она работает

На мир физики и фотографии влияет явление света, известное как дифракция света. Существует множество профессиональных объективов для фотоаппаратов, обеспечивающих очень хорошую резкость. Однако, даже если оно очень хорошего качества, они не могут избежать этого явления света.

В этой статье мы расскажем вам, что такое дифракция света, каковы ее характеристики и значение.

Индекс

• 1 Что такое дифракция света
• 2 Características principales
• 3 Дифракция света и принцип Гюйгенса

Что такое дифракция света

Когда световые волны проходят через небольшие отверстия и вокруг препятствий или острых краев, возникает так называемая дифракция света. Если объект непрозрачен и находится между точечным источником света и экраном, граница между затененные и выделенные области на экране не будут определены. Это можно увидеть, поскольку часть затемненных и освещенных областей сигнализирует о небольшом количестве света, который направляется в сторону затемненных областей.

Можно сказать, что дифракция света — это явление, которое происходит, когда волны, составляющие свет, проходят через узкое отверстие. Когда это происходит, световые волны формируются постепенно и больше не имеют продвижения луча. Когда мы говорим о точке света, мы должны знать, что такое луч света. Этот луч света — не что иное, как «поток», в котором свет проходит через воздух. В этом случае, когда он проходит через дыру, световые волны открываются, как в фарах автомобиля посреди ночи, потому что отверстие — это то, что действует как новый излучатель света.

В камерах используется дифракция света, чтобы пропустить свет через очень маленькое отверстие. Это используется для выбора количества света, которое мы будем использовать для съемки.

Características principales

Из-за дифракции света он не концентрируется в определенной точке.

Это явление заставляет его рассеиваться, образуя то, что известно как Воздушный диск. Этот диск — не что иное, как изображение деформации светового луча и волн, проецируемых на плоскость. В случае фотографии самолет — это датчик камеры.

Альбом Эйри — это то, что фотография ищет для установления баланса. Вы пытаетесь сделать снимок с такой глубиной резкости, чтобы все было хорошо в фокусе. Благодаря явлению дифракции света диафрагму камеры можно закрыть, чтобы более эффективно фокусироваться на объектах на фотографии. Наступает момент, когда закрытие диафрагмы происходит при общей потере резкости. Поэтому важно знать, как работает явление дифракции света, если мы хотим оптимизировать фотографии.

Это явление также используется в рекламе для создания визуализаций, привлекающих внимание невооруженным глазом. Термин «дифракция» происходит от латинского «дифракт», что означает «сломался». Это происходит главным образом из-за того, что праща может огибать препятствие при своем распространении, уходя от поведения прямолинейных лучей.

Следует иметь в виду, что основные эффекты дифракции света обычно малы.

Явление отвлечения внимания можно увидеть невооруженным глазом, если источник света помещает два пальца на расстоянии десяти сантиметров от одного глаза, оставляя между пальцами очень маленькое пространство. Именно здесь мы видим серию темных линий и других светлых линий. Видимые линии в основном вызваны тем, что известно как конструктивная и деструктивная световая интерференция. Эти помехи проходят по пальцам, вызывая этот эффект.

Дифракция света и принцип Гюйгенса

Причина того, что происходит с помехами, не совсем очевидна. Ученый Кристиан Гюйгенс предложил объяснение этому явлению. Объяснение основано на электромагнитном излучении и его динамике, когда переизбрание в магнитный максимум покидает источник, из которого оно испускается, и расширяется по мере продвижения. Его расширение осуществляется по прямой линии, как будто оно покрывает поверхность ожидания, которое постоянно расширяется. Вся площадь распространения света увеличивается пропорционально квадрату расстояния, на которое распространяется излучение.

Мы считаем, что электромагнитная энергия может распространяться от точечного источника в плоских волнах. В этом случае мы не только применяем закон обратных квадратов к источнику питания, но также должны применяться к любой точке на плоской стропе. Следовательно, можно сказать, что волны считаются такими, что они создаются непрерывно из каждой точки плоскости и распространяются во всех направлениях. Если мы уменьшим область, где мы пропускаем свет, площадь, через которую проходит световой луч, будет уменьшена.

Этот принцип Гюйгенса был опубликован более 300 лет назад, и предлагается новый механизм, позволяющий узнать распространение света в том виде, в каком мы его знаем сегодня. В то время считалось, что свет распространяется как волны в некой фиктивной материи, называемой эфиром, и предполагалось, что он заполняет все пространство. Каждая вибрирующая частица эфира рассматривалась как источник новых волн. Сферические волны, относящиеся к начальной дифракции света, исходят от точечного источника и частично закрываются бесконечным экраном S.

Движение световых волн определяется скоростью в конусе, ограниченном раскрытием экрана. Апертура экрана известна как поверхность, через которую может выходить свет. Этот принцип используется для утверждения законов отражения и преломления плоских волн. Принцип Гюйгенса относится к оптическая геометрия и действительна для чрезвычайно малых длин волн. С другой стороны, мы не можем использовать его для объяснения всех явлений световых волн. Например, он не служит для объяснения отклонения волн от прямолинейного распространения световых лучей при прохождении через край объекта или через небольшие отверстия.

Я надеюсь, что с этой информацией вы сможете больше узнать о дифракции света.

Дифракция света

Дифракцией света называется явление отклонения света от прямолинейного направления распространения при прохождении вблизи препятствий. Как показывает опыт, свет при определенных условиях может заходить в область геометрической тени. Если на пути параллельного светового пучка расположено круглое препятствие (круглый диск, шарик или круглое отверстие в непрозрачном экране), то на экране, расположенном на достаточно большом расстоянии от препятствия, появляется дифракционная картина – система чередующихся светлых и темных колец. Если препятствие имеет линейный характер (щель, нить, край экрана), то на экране возникает система параллельных дифракционных полос.

Дифракционные явления были хорошо известны еще во времена Ньютона, но объяснить их на основе корпускулярной теории света оказалось невозможным. Первое качественное объяснение явления дифракции на основе волновых представлений было дано английским ученым Т.Юнгом. Независимо от него в 1818 г. французский ученый О.Френель развил количественную теорию дифракционных явлений. В основу теории Френель положил принцип Гюйгенса, дополнив его идеей об интерференции вторичных волн. Принцип Гюйгенса в его первоначальном виде позволял находить только положения волновых фронтов в последующие моменты времени, т. е. определять направление распространения волны. По существу, это был принцип геометрической оптики. Гипотезу Гюйгенса об огибающих вторичных волнах Френель заменил физически ясным положением, согласно которому вторичные волны, приходя в точку наблюдения, интерферируют друг с другом. Принцип Гюйгенса–Френеля также представлял собой определенную гипотезу, но последующий опыт подтвердил ее справедливость. В ряде практически важных случаев решение дифракционных задач на основе этого принципа дает достаточно хороший результат. Рис. 3.8.1 иллюстрирует принцип Гюйгенса–Френеля.

Рисунок 3.8.1. Принцип Гюйгенса–Френеля. ΔS1 и ΔS2 – элементы волнового фронта,  и   – нормали

Пусть поверхность S представляет собой положение волнового фронта в некоторый момент. В теории волн под волновым фронтом понимают поверхность, во всех точках которой колебания происходят с одним и тем же значением фазы (синфазно). В частности, волновые фронта плоской волны – это семейство параллельных плоскостей, перпендикулярных направлению распространения волны. Волновые фронта сферической волны, испускаемой точечным источником – это семейство концентрических сфер.

Для того чтобы определить колебания в некоторой точке P, вызванное волной, по Френелю нужно сначала определить колебания, вызываемые в этой точке отдельными вторичными волнами, приходящими в нее от всех элементов поверхности S (ΔS₁, ΔS₂ и т. д.), и затем сложить эти колебания с учетом их амплитуд и фаз. При этом следует учитывать только те элементы волновой поверхности S, которые не загораживаются каким-либо препятствием.

Рассмотрим в качестве примера простую дифракционную задачу о прохождении плоской монохроматической волны от удаленного источника через небольшое круглое отверстие радиуса R в непрозрачном экране (рис.  3.8.2).

Рисунок 3.8.2. Дифракция плоской волны на экране с круглым отверстием

Точка наблюдения P находится на оси симметрии на расстоянии L от экрана. В соответствии с принципом Гюйгенса–Френеля следует мысленно заселить волновую поверхность, совпадающую с плоскостью отверстия, вторичными источниками, волны от которых достигают точки P. В результате интерференции вторичных волн в точке P возникает некоторое результирующее колебание, квадрат амплитуды которого (интенсивность) нужно определить при заданных значениях длины волны λ, амплитуды A₀ падающей волны и геометрии задачи. Для облегчения расчета Френель предложил разбить волновую поверхность падающей волны в месте расположения препятствия на кольцевые зоны (зоны Френеля) по следующему правилу: расстояние от границ соседних зон до точки P должны отличается на половину длины волны, т.  е.

…

Если смотреть на волновую поверхность из точки P, то границы зон Френеля будут представлять собой концентрические окружности (рис. 3.8.3).

Рисунок 3.8.3. Границы зон Френеля в плоскости отверстия

Из рис. 3.8.2 легко найти радиусы ρm зон Френеля:

Так в оптике λ << L, вторым членом под корнем можно пренебречь. Количество зон Френеля, укладывающихся на отверстии, определяется его радиусом R:

Здесь m – не обязательно целое число. Результат интерференции вторичных волн в точке P зависит от числа m открытых зон Френеля. Легко показать, что все зоны имеют одинаковую площадь:

Одинаковые по площади зоны должны были бы возбуждать в точке наблюдения колебания с одинаковой амплитудой. Однако у каждой последующей зоны угол α между лучом, проведенным в точку наблюдения, и нормалью к волновой поверхности возрастает. Френель высказал предположение (подтвержденное экспериментом), что с увеличением угла α амплитуда колебаний уменьшается, хотя и незначительно:

A1 > A2 > A3 > … > A1,

где Am – амплитуда колебаний, вызванных m-й зоной.

С хорошим приближением можно считать, что амплитуда колебаний, вызываемых некоторой зоной, равна среднему арифметическому из амплитуд колебаний, вызываемых двумя соседними зонами, т. е.

Так как расстояния от двух соседних зон до точки наблюдения отличаются на λ / 2, следовательно, возбуждаемые этими зонами колебания находится в противофазе. Поэтому волны от любых двух соседних зон почти гасят друг друга. Суммарная амплитуда в точке наблюдения есть

A = A1 – A2 + A3 – A4 + … = A1 – (A2 – A3) – (A4 – A5) – … < A1.

Таким образом, суммарная амплитуда колебаний в точке P всегда меньше амплитуды колебаний, которые вызвала бы одна первая зона Френеля. В частности, если бы были открыты все зоны Френеля, то до точки наблюдения дошла бы невозмущенная препятствием волна с амплитудой A₀. В этом случае можно записать:

так как выражения, стоящие в скобках, равны нулю. Следовательно, действие (амплитуда), вызванное всем волновым фронтом, равно половине действия одной первой зоны.

Итак, если отверстие в непрозрачном экране оставляет открытой только одну зону Френеля, то амплитуда колебаний в точке наблюдения возрастает в 2 раза (а интенсивность – в 4 раза) по сравнению с действием невозмущенной волны. Если открыть две зоны, то амплитуда колебаний обращается в нуль. Если изготовить непрозрачный экран, который оставлял бы открытыми только несколько нечетных (или только несколько четных) зон, то амплитуда колебаний резко возрастет. Например, если открыты 1, 3 и 5 зоны, то

A = 6A0, I = 36I0.

Такие пластинки, обладающие свойством фокусировать свет, называются зонными пластинками.

При дифракции света на круглом диске закрытыми оказываются зоны Френеля первых номеров от 1 до m. Тогда амплитуда колебаний в точке наблюдения будет равна

или A = Am _+ 1 / 2, так как выражения, стоящие в скобках, равны нулю. Если диск закрывает зоны не слишком больших номеров, то Am _+ 1 ≈ 2A₀ и A ≈ A₀, т. е. в центре картины при дифракции света на диске наблюдается интерференционный максимум. Это – так называемое пятно Пуассона, оно окружено светлыми и темными дифракционными кольцами.

Оценим размеры зон Френеля. Пусть, например, дифракционная картина наблюдается на экране, расположенном на расстоянии L = 1 м от препятствия. Длина волны света λ = 600 нм (красный свет). Тогда радиус первой зоны Френеля есть

Таким образом, в оптическом диапазоне вследствие малости длины волны размер зон Френеля оказывается достаточно малым. Дифракционные явления проявляются наиболее отчетливо, когда на препятствии укладывается лишь небольшое число зон:

Это соотношение можно рассматривать как критерий наблюдения дифракции. Если число зон Френеля, укладывающихся на препятствии, становится очень большим, дифракционные явления практически незаметны:

Это сильное неравенство определяет границу применимости геометрической оптики. Узкий пучок света, который в геометрической оптике называется лучом, может быть сформирован только при выполнении этого условия. Таким образом, геометрическая оптика является предельным случаем волновой оптики.

Выше был рассмотрен случай дифракции света от удаленного источника на препятствиях круглой формы. Если точечный источник света находится на конечном расстоянии, то на препятствие падает сферически расходящаяся волна. В этом случае геометрия задачи несколько усложняется, так как теперь зоны Френеля нужно строить не на плоской, а на сферической поверхности (рис. 3.8.4).

Рисунок 3.8.4. Зоны Френеля на сферическом фронте волны

Расчет приводит к следующему выражению для радиусов ρm зон Френеля на сферическом фронте волны:

Все выводы изложенной выше теории Френеля остаются справедливыми и в этом случае.

Следует отметить, что теория дифракции (и интерференции) световых волн применима к волнам любой физической природы. В этом проявляется общность волновых закономерностей. Физическая природа света в начале XIX века, когда Т.Юнг, О.Френель и другие ученые развивали волновые представления, еще не была известна.

Модель. Дифракция света

Модель. Зоны Френеля

Дифракция света » Детская энциклопедия (первое издание)

Интерференция света

Двойное лучепреломление света

Наблюдая тени, отбрасываемые крупными телами, мы видим резкую границу между светом и тенью. Лучи от источника света прямыми линиями скользят по краям предмета, очерчивая на экране границу тени.

Проходя через отверстие в преграде, свет на экране четко обрисовывает форму отверстия.

Но, если присмотреться внимательно к границе между светом и тенью, можно убедиться, что она никогда резкой не бывает. Тень, отбрасываемая крупными телами, у самого края размыта. Правда, размыта она столь незначительно, что мы этого обычно не замечаем.

Проделайте такой опыт.

В темной комнате укрепите на стене лист белой бумаги и направьте на него узкий яркий пучок света.

Поместите в световой пучок вблизи листа обыкновенную иглу. Игла отбросит на бумагу тень.

Если отодвигать иглу от листа бумаги, тень перестает быть четкой. На границе света и тени появятся темные и радужные полосы.

Лучи света как бы огибают иглу, заходя в область геометрической тени.

Это явление называется дифракцией света. Оно состоит в том, что свет отклоняется от прямолинейного распространения, проходя вдоль края предмета или отверстия.

Явление дифракции наблюдается особенно отчетливо в том случае, когда геометрические размеры тела или отверстия сравнимы с длиной волны света.

При этом не следует упускать из виду, что четкость дифракционной картины зависит и от того, на каком расстоянии от предмета находится экран. В этом легко убедиться на опыте.

Простейшая дифракционная решетка представляет собой стеклянную пластинку, на которой на равных расстояниях нанесены тонкие штрихи. Число штрихов может быть от нескольких единиц до нескольких тысяч на один сантиметр. Толщина штриха и ширина промежутка между ними называется периодом решетки. Наиболее совершенные решетки имеют период около 0,8 микрона.

Если параллельный пучок лучей направить, например, перпендикулярно к плоскости решетки, то, согласно представлениям Френеля, каждый из прозрачных промежутков — щелей— станет самостоятельным источником световых колебаний, распространяющихся по другую сторону решетки по всем направлениям. Если на пути лучей, прошедших решетку, поместить собирающую линзу, то все лучи, идущие от всех щелей под одним и тем же углом к первоначальному направлению, соберутся в фокусе линзы. Непрозрачными промежутками свет будет задержан.

Если они друг друга усиливают, то в фокусе линзы будет свет. Если же они гасят друг друга, то будет темнота.

Рассмотрим дифракцию от каждой щели. В данной точке экрана свет будет в том случае, если колебания, которые создаются волнами от соответствующих точек щели, совпадают по фазам. Это произойдет в направлении, для которого фронты волн будут отстоять друг от друга на расстоянии целого числа длин волн света, освещающего решетку.

Положение фронтов волн, идущих от точек щели, определяется параллельными прямыми, перпендикулярными к параллельным лучам. Если а — ширина каждого из прозрачных промежутков, Ъ—расстояние между ними, то a Arb = d является периодом решетки. Расстояние между фронтами от крайних точек щели будет равно

d-sin ср,

где ср— угол наклона фронтов волн к плоскости решетки. Если на этом расстоянии будет укладываться целое число волн или, что то же самое, четное число полуволн, в фокусе линзы будет свет.

В этом случае

о!-sin ср = 2т у,

где т — целое число, X — длина волны света.

Если угол ср изменить, условие будет нарушено и в фокусе линзы пришедшие колебания заметно ослабят друг друга.

Следующее усиление наступит по такому направлению, определяемому углом ср, при котором колебания будут вновь в одинаковой фазе, что соответствует увеличению числа т на единицу, а это в свою очередь будет соответствовать условию

d-sin ср = 2 (т -f- 1) у .

Таким образом, в плоскости экрана будет чередование светлых и темных полос. Светлые полосы будут представлять собой изображение источника света. Обычно им является узкая освещенная щель, расположенная в фокусе собирающей линзы и посылающая параллельный пучок света на решетку.

Явление дифракции остроумно использовано для получения спектров.

Если решетка освещается не монохроматическим светом, а белым, то изображение щели получится с радужной окраской.

В направлении, перпендикулярном к плоскости решетки, все цветные изображения щели накладываются друг на друга; цвета смешиваются, и мы видим белое изображение щели.

Вправо и влево от него после темных промежутков располагаются фиолетовые изображения щели, а затем все остальные, вплоть до красного. Потом вновь следует темный промежуток, после него — снова фиолетовые и следующие за ними цвета.

Дифракционными решетками пользуются для исследования спектра различных источников света, например звезд.

Существуют решетки и другого типа, которые не пропускают, а отражают свет. Такие решетки представляют собой чередующиеся полосы, правильно отражающие и рассеивающие свет.

Если взять патефонную пластинку и слегка наклонить ее плоскость к лучу света от электрической лампочки, то можно наблюдать дифракционные спектры. Звуковые дорожки в этом случае являются полосами отражательной решетки. Аналогичную картину можно наблюдать при помощи металлической линейки с миллиметровыми делениями. Но проще всего наблюдать дифракцию, если, слегка сощурив глаза, посмотреть на источник света.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Интерференция света

Двойное лучепреломление света

404 — СТРАНИЦА НЕ НАЙДЕНА

Почему я вижу эту страницу?

404 означает, что файл не найден. Если вы уже загрузили файл, имя может быть написано с ошибкой или файл находится в другой папке.

Другие возможные причины

Вы можете получить ошибку 404 для изображений, поскольку у вас включена защита от горячих ссылок, а домен отсутствует в списке авторизованных доменов.

Если вы перейдете по временному URL-адресу (http://ip/~username/) и получите эту ошибку, возможно, проблема связана с набором правил, хранящимся в файле . htaccess. Вы можете попробовать переименовать этот файл в .htaccess-backup и обновить сайт, чтобы посмотреть, решит ли это проблему.

Также возможно, что вы непреднамеренно удалили корневую папку документа или ваша учетная запись должна быть создана заново. В любом случае, пожалуйста, немедленно свяжитесь с вашим веб-хостингом.

Вы используете WordPress? См. Раздел об ошибках 404 после перехода по ссылке в WordPress.

Как найти правильное написание и папку

Отсутствующие или поврежденные файлы

Когда вы получаете ошибку 404, обязательно проверьте URL-адрес, который вы пытаетесь использовать в своем браузере. Это сообщает серверу, какой ресурс он должен использовать попытка запроса.

http://example.com/example/Example/help.html

В этом примере файл должен находиться в папке public_html/example/Example/

Обратите внимание, что CaSe важен в этом примере. На платформах с учетом регистра e xample и E xample не совпадают.

Для дополнительных доменов файл должен находиться в папке public_html/addondomain.com/example/Example/, а имена чувствительны к регистру.

Разбитое изображение

Если на вашем сайте отсутствует изображение, вы можете увидеть на своей странице поле с красным цветом X , где изображение отсутствует. Щелкните правой кнопкой мыши X и выберите «Свойства». Свойства сообщат вам путь и имя файла, который не может быть найден.

Это зависит от браузера. Если вы не видите на своей странице поле с красным X , попробуйте щелкнуть правой кнопкой мыши на странице, затем выберите «Просмотреть информацию о странице» и перейдите на вкладку «Мультимедиа».

http://example.com/cgi-sys/images/banner.PNG

В этом примере файл изображения должен находиться в папке public_html/cgi-sys/images/

Обратите внимание, что в этом примере важен CaSe . На платформах с учетом регистра символов PNG и png не совпадают.

404 Ошибки после перехода по ссылкам WordPress

При работе с WordPress часто могут возникать ошибки 404 Page Not Found, когда была активирована новая тема или когда были изменены правила перезаписи в файле .htaccess.

Когда вы сталкиваетесь с ошибкой 404 в WordPress, у вас есть два варианта ее исправления.

Вариант 1: Исправьте постоянные ссылки

1. Войдите в WordPress.
2. В меню навигации слева в WordPress нажмите 
   Настройки > Постоянные ссылки (Обратите внимание на текущую настройку. Если вы используете пользовательскую структуру, скопируйте или сохраните ее где-нибудь.)
3. Выберите  По умолчанию .
4. Нажмите  Сохранить настройки .
5. Верните настройки к предыдущей конфигурации (до того, как вы выбрали «По умолчанию»). Верните пользовательскую структуру, если она у вас была.
6. Нажмите  Сохранить настройки .

Во многих случаях это сбросит постоянные ссылки и устранит проблему. Если это не сработает, вам может потребоваться отредактировать файл .htaccess напрямую.

Вариант 2. Измените файл .htaccess

Добавьте следующий фрагмент кода 9index.php$ — [L]
RewriteCond %{REQUEST_FILENAME} !-f
RewriteCond %{REQUEST_FILENAME} !-d

RewriteRule . /index.php [L]

# Конец WordPress

Если ваш блог показывает неправильное доменное имя в ссылках, перенаправляет на другой сайт или отсутствуют изображения и стиль, все это обычно связано с одной и той же проблемой: в вашем блоге WordPress настроено неправильное доменное имя.

Как изменить файл .htaccess

Файл .htaccess содержит директивы (инструкции), которые сообщают серверу, как вести себя в определенных сценариях, и напрямую влияют на работу вашего веб-сайта.

Перенаправление и перезапись URL-адресов — это две очень распространенные директивы, которые можно найти в файле . htaccess, и многие скрипты, такие как WordPress, Drupal, Joomla и Magento, добавляют директивы в .htaccess, чтобы эти скрипты могли работать.

Возможно, вам потребуется отредактировать файл .htaccess в какой-то момент по разным причинам. В этом разделе рассматривается, как редактировать файл в cPanel, но не то, что может потребоваться изменить. статьи и ресурсы для этой информации.)

Существует множество способов редактирования файла .htaccess

• Отредактируйте файл на своем компьютере и загрузите его на сервер через FTP
• Использовать режим редактирования программы FTP
• Используйте SSH и текстовый редактор
• Используйте файловый менеджер в cPanel

Самый простой способ отредактировать файл .htaccess для большинства людей — через диспетчер файлов в cPanel.

Как редактировать файлы .htaccess в файловом менеджере cPanel

Прежде чем что-либо делать, рекомендуется сделать резервную копию вашего веб-сайта, чтобы вы могли вернуться к предыдущей версии, если что-то пойдет не так.

Откройте файловый менеджер

1. Войдите в cPanel.
2. В разделе «Файлы» щелкните значок «Диспетчер файлов ».
3. Установите флажок для  Корень документа для и выберите доменное имя, к которому вы хотите получить доступ, из раскрывающегося меню.
4. Убедитесь, что установлен флажок Показать скрытые файлы (точечные файлы) «.
5. Нажмите  Перейти . Файловый менеджер откроется в новой вкладке или окне.
6. Найдите файл .htaccess в списке файлов. Возможно, вам придется прокрутить, чтобы найти его.

Для редактирования файла .htaccess

1. Щелкните правой кнопкой мыши файл .htaccess и выберите  Редактировать код в меню. Кроме того, вы можете щелкнуть значок файла .htaccess, а затем Редактор кода Значок вверху страницы.
2. Может появиться диалоговое окно с вопросом о кодировании. Просто нажмите Изменить , чтобы продолжить. Редактор откроется в новом окне.
3. При необходимости отредактируйте файл.
4. Нажмите  Сохранить изменения в правом верхнем углу, когда закончите. Изменения будут сохранены.
5. Протестируйте свой веб-сайт, чтобы убедиться, что ваши изменения были успешно сохранены. Если нет, исправьте ошибку или вернитесь к предыдущей версии, пока ваш сайт снова не заработает.
6. После завершения нажмите Закрыть , чтобы закрыть окно диспетчера файлов.

Учебник по физике: волновое поведение света

Извечный спор, не утихающий среди ученых, связан с вопросом: «Свет — это волна или поток частиц?» Очень примечательные и выдающиеся физики приняли каждую сторону аргумента, предоставив множество доказательств для каждой стороны. Дело в том, что свет проявляет поведение, характерное как для волн, так и для частиц. В этом разделе учебника по физике основное внимание будет уделено волнообразной природе света.

Свет проявляет определенное поведение, характерное для любой волны, которое трудно объяснить с точки зрения чисто частиц. Свет отражается так же, как отражается любая волна. Свет преломляется так же, как преломляется любая волна. Свет дифрагирует так же, как дифрагирует любая волна. Свет претерпевает интерференцию точно так же, как интерферирует любая волна. И свет проявляет эффект Доплера точно так же, как любая волна проявляет эффект Доплера. Свет ведет себя так, как это согласуется с нашим концептуальным и математическим пониманием волн. Поскольку свет ведет себя как волна, у кого-то были бы веские основания полагать, что это может быть волна. В Уроке 1 мы исследуем разнообразие поведения, свойств и характеристик света, которые, кажется, поддерживают волновую модель света. На этой странице мы сосредоточимся на трех конкретных характеристиках — отражении, преломлении и дифракции.

Волна не просто останавливается , когда достигает конца среды. Скорее волна будет вести себя определенным образом, когда встретит конец среды.

В частности, будет некоторое отражение от границы и некоторая передача в новую среду. Прошедшая волна преломляется (или изгибается), если подходит к границе под углом. Если граница представляет собой просто препятствие, внедренное в среду, и если размеры препятствия меньше длины волны, то будет очень заметна дифракция волны вокруг объекта. Каждое из этих явлений — отражение, преломление и дифракция — характеризуется определенными концептуальными принципами и математическими уравнениями. Отражение, преломление и дифракция волн были впервые представлены в Разделе 10 Учебного пособия по физике. В разделе 11 учебника по физике обсуждались отражение, преломление и дифракция звуковых волн. Теперь мы увидим, как световые волны демонстрируют свою волновую природу путем отражения, преломления и дифракции.

 

Отражение световых волн

Известно, что все волны претерпевают отражение или отражаются от препятствия. Большинство людей очень привыкли к тому, что световые волны тоже претерпевают отражение. Отражение световых волн от зеркальной поверхности приводит к формированию изображения. Одной из характеристик отражения волн является то, что угол, под которым волна приближается к плоской отражающей поверхности, равен углу, под которым волна покидает поверхность. Эта характеристика наблюдается для волн на воде и звуковых волн. Это наблюдается и для световых волн. Свет, как и любая волна, следует закону отражения при отражении от поверхностей. Отражение световых волн будет обсуждаться более подробно в Разделе 13 Класса физики. А пока достаточно сказать, что отражательное поведение света свидетельствует о волнообразной природе света.

 

Преломление световых волн

Известно, что все волны претерпевают преломление при переходе из одной среды в другую. То есть, когда фронт волны пересекает границу между двумя средами, направление движения фронта волны резко меняется; путь «изогнут». Такое поведение рефракции волн можно описать как концептуальными, так и математическими принципами.

Во-первых, направление «изгиба» зависит от относительной скорости двух сред. Волна изгибается в одну сторону, когда она проходит из среды, в которой она распространяется медленно, в среду, в которой она распространяется быстро; а при переходе с быстрая средняя до медленная средняя , волновой фронт будет изгибаться в противоположном направлении. Во-вторых, величина изгиба зависит от фактической скорости двух сред по обе стороны от границы. Величина изгиба представляет собой измеримое поведение, которое подчиняется определенным математическим уравнениям. Эти уравнения основаны на скорости волны в двух средах и углах, под которыми волна приближается к границе и отходит от нее. Известно, что свет, как и любая волна, преломляется при переходе из одной среды в другую. На самом деле, изучение преломления света показывает, что его преломляющее поведение подчиняется тем же концептуальным и математическим правилам, которые управляют преломлением других волн, таких как водные волны и звуковые волны. Преломление световых волн будет обсуждаться более подробно в Разделе 14 Учебного пособия по физике. А пока достаточно сказать, что преломление света свидетельствует о волнообразной природе света.

 

Дифракция световых волн

Отражение включает изменение направления волн, когда они отражаются от преграды. Преломление волн связано с изменением направления волн при переходе из одной среды в другую. А дифракция связана с изменением направления волн, когда они проходят через отверстие или вокруг препятствия на своем пути. Водяные волны могут огибать углы, препятствия и отверстия. Звуковые волны делают то же самое. Но как насчет света? Огибают ли световые волны препятствия и отверстия? Если они это сделают, то это даст еще больше доказательств в поддержку веры в то, что свет ведет себя как волна.

Когда свет встречает препятствие на своем пути, это препятствие блокирует свет и вызывает образование тени в области позади препятствия. Свет не проявляет очень заметной способности огибать препятствие и заполнять светом область за ним. Тем не менее, свет дифрагирует вокруг препятствий. На самом деле, если вы внимательно понаблюдаете за тенью, вы заметите, что ее края чрезвычайно размыты. Эффекты интерференции возникают из-за дифракции света вокруг разных сторон объекта, в результате чего тень объекта становится нечеткой. Это часто демонстрируется в классе физики с помощью лазерного света и демонстрации копейки. Свет, преломляющийся вокруг правого края монеты, может конструктивно и деструктивно мешать свету, преломляющемуся вокруг левого края монеты. В результате создается интерференционная картина; узор состоит из чередующихся колец света и тьмы. Такой рисунок заметен только в том случае, если узкий пучок монохроматического света (т. Е. Света с одной длиной волны) проходит, направленный на пенни. На фотографии справа показана интерференционная картина, созданная таким образом. Поскольку световые волны дифрагируют вокруг краев монеты, волны разбиваются на разные волновые фронты, которые сходятся в точке на экране, создавая интерференционную картину, показанную на фотографии. Можете ли вы объяснить это явление строго с точки зрения частиц света? Эта удивительная демонстрация копеечной дифракции дает еще одну причину, почему вера в то, что свет имеет волнообразную природу, стоит копейки (я имею в виду «чувство»). Эти интерференционные эффекты будут обсуждаться более подробно позже в этом уроке.

 

Свет ведет себя как волна — он претерпевает отражение, преломление и дифракцию, как любая волна. И все же есть еще больше оснований верить в волнообразную природу света. Продолжите урок 1, чтобы узнать больше о поведении, которое никогда нельзя было бы объяснить с точки зрения строго корпускулярного взгляда на свет.

Следующий раздел:

Перейти к следующему уроку:

Может ли свет огибать углы?

Категория: Физика      Опубликовано: 7 февраля 2014 г.

Световые волны действительно огибают углы из-за дифракции, как показано на этом рисунке. Изображение общественного достояния, источник: Кристофер С. Бэрд.

Да, свет может огибать углы. На самом деле свет всегда в какой-то степени огибает углы. Это основное свойство света и всех других волн. Количество света, преломляющегося за углом, зависит от конкретной ситуации. Для видимого света в человеческом масштабе количество света, огибающего углы, часто слишком мало, чтобы его можно было заметить, если вы не знаете, как его искать. Способность света огибать углы также известна как «дифракция». Есть два механизма, которые заставляют свет огибать углы.

1. Внутренняя дифракция.
Свет намного сложнее, чем многие думают. Лучевая картина света, описывающая свет как пучок стрел, летящих по прямым линиям и отражающихся от объектов, — понятная и даже полезная картина, но она сильно упрощена. В действительности свет — это квантованная волна электромагнитного поля. Свет всегда колеблется против самого себя, что приводит к внутренней интерференции различных волновых компонентов в том, что мы называем внутренней дифракцией. Эта дифракция заставляет луч света медленно распространяться по мере его движения, так что часть света отклоняется от прямолинейного движения основной части волны. Даже кажущиеся идеальными лазерные лучи рассеиваются во время движения из-за внутренней дифракции. Это отклонение части света от прямого направления является формой «огибания углов», даже если угла может не быть. Тенденция лучей распространяться за счет дифракции приводит к тому, что луч света никогда не может быть сфокусирован в идеальную точку, и, как следствие, световые микроскопы не могут обеспечивать бесконечное увеличение. Многие учебники подразумевают, что вся дифракция вызвана взаимодействием света с объектом. Это не совсем так. Конечный пучок света, проходящий через свободное пространство, где нет объектов, все равно будет рассеиваться из-за внутренней дифракции. Другими названиями простой внутренней дифракции являются «расхождение луча» или «расхождение луча». Обратите внимание, что когда система включает в себя создание нескольких лучей, дифракция может привести к красивым узорам из колец или звезд, но основной механизм остается тем же: свет интерферирует сам с собой.

Как правило, луч света распространяется больше (больше поворачивает угол), если ширина луча меньше длины волны. Следовательно, свет можно заставить распространяться больше, уменьшая ширину луча или увеличивая длину волны света. Длина волны видимого света настолько мала, что приходится использовать очень узкие лучи видимого света, чтобы заметить его дифракцию. Такие узкие лучи обычно получают, пропуская свет через очень узкую щель. Для света с большой длиной волны, такого как радиоволны, изгиб волны вокруг объектов человеческого масштаба намного сильнее. Обратите внимание, что свет от фонарика распространяется не из-за дифракции. Он рассеивается, потому что зеркало в фонарике специально спроектировано так, чтобы отражать свет в разных направлениях. Также обратите внимание, что нечеткость теней в повседневной жизни вызвана не дифракцией, а тем фактом, что протяженный источник света создает множество слегка смещенных теней объекта, которые сливаются вместе.

2. Взаимодействие с объектами
Свет также может взаимодействовать с объектами таким образом, что его способность огибать углы увеличивается. Свет, проходящий через простую щель и преломляющийся, можно описать как взаимодействие света с объектом, но такая ситуация больше относится к случаю внутренней дифракции. Щель просто создает узкий пучок и больше ничего не делает, так что дифракция в таком случае возникает внутри из-за того, что узкий пучок интерферирует сам с собой. Напротив, бывают случаи, когда взаимодействие света с объектом делает для света больше, чем просто меняет ширину его луча. Если свет попадает на объект, сделанный из проводящего материала (например, металла), электромагнитные поля света воздействуют на свободные заряды в проводнике и ускоряют их, тем самым индуцируя электрические токи на поверхности проводящего объекта. Эти колеблющиеся электрические токи создают больше света, и этот свет индуцирует больше токов. Конечным результатом является то, что часть света, попадающего на электропроводящий материал, соединяется с поверхностью объекта и распространяется в виде поверхностной волны.