§ 13. ЗОНЫ ФРЕНЕЛЯ
Объяснение явлений дифракции и интерференции света было дано английским ученым Т. Юнгом на основе волновой теории. Независимо от Юнга и почти одновременно с ним объяснение явлениям интерференции и дифракции было дано французским ученым О. Ж. Френелем. На основе сочетания принципа Гюйгенса для отыскания положения фронта вторичных волн и принципа интерференции волн Френелю удалось не только дать точное количественное описание экспериментов по наблюдению явлений интерференции и дифракции света, но и объяснить замечательное свойство прямолинейности распространения света с позиций волновой теории.
Явления, наблюдаемые при пропускании света через отверстия малых размеров.
Причины, побудившие Френеля разработать новый метод анализа волновых процессов, можно понять, если рассмотреть следующую задачу.
Между точечным источником света А и экраном С находится непрозрачный экран В, в котором имеется малое круглое отверстие, расположенное на прямой между точечным источником света А и точкой О на экране С. Зависит ли освещенность в точке О от радиуса отверстия в непрозрачном экране В (рис. 48)?
Согласно корпускулярной теории света, ответ на поставленный вопрос должен быть отрицательным, так как в точку О от источника А могут попасть лишь частицы света, вылетающие в направлении прямой АО. Увеличение отверстия в экране В должно приводить лишь к увеличению размеров освещенного пятна на экране С, но никак не должно повлиять на освещенность в точке О.
Иной ответ на этот вопрос дает волновая теория света, развитая X. Гюйгенсом. Каждая точка в пространстве, которой достигли волны, идущие от точечного источника А, становится вторичным источником волн. Чем больше размеры отверстия в
Рис. 48
Рис. 49
экране В, тем от большего числа вторичных источников будут приходить колебания в точку О. Освещенность в точке О должна возрастать с увеличением размеров отверстия в экране В.
Казалось, что опыт с пропусканием света через отверстие в непрозрачном экране должен дать однозначный ответ на вопрос о том, что такое свет — волны или поток частиц?
Однако результаты опыта не соответствуют ни первому, ни второму предположению.
Зависимость интенсивности света в точке О от размеров отверстия в экране В оказывается более сложной. При постепенном увеличении радиуса отверстия, начиная с очень малого, освещенность в точке О сначала увеличивается, затем убывает и падает почти до нуля, затем вновь увеличивается и опять убывает. При дальнейшем увеличении радиуса отверстия продолжаются колебания освещенности в точке О, но они становятся все меньшими.
Хотя схема опыта, описанного выше, очень проста, техника его выполнения должна быть довольно тонкой. Если источники света и экраны находятся на расстоянии в несколько метров друг от друга, описанные эффекты могут быть обнаружены лишь при условии, что диаметры источника света и отверстия в непрозрачном экране не превышают нескольких десятых долей миллиметра.
