Дифракция от круглого экрана.
Второе замечательное следствие теории Френеля — предсказание существования светлого пятна в области геометрической тени от непрозрачного экрана. Если на пути распространения света от точечного источника поместить непрозрачный экран, закрывающий одну или несколько зон (рис. 51), то для нахождения освещенности в центре области геометрической тени необходимо рассчитать результат сложения волн от всех оставшихся зон. Как и в том случае, когда свет проходит через большое отверстие, в центре геометрической тени всегда должно быть светлое пятно, освещенность которого равна освещенности, создаваемой половиной первой зоны Френеля, отсчитываемой от края экрана.
Рис. 51
На это следствие из теории Френеля обратил внимание французский физик С. Д. Пуассон. Считая это предсказание противоречащим здравому смыслу, он привел его в качестве довода против теории Френеля.
Однако французский физик Д. Ф. Араго специально поставленным опытом доказал реальность существования светлого пятна в центре геометрической тени, и это следствие из довода против теории Френеля превратилось в один из веских аргументов в ее пользу. Для наблюдения светлого пятна в области геометрической тени (называемого часто пятном Пуассона) необходимо, чтобы размеры непрозрачного экрана были сравнимы с размерами первой зоны Френеля, а размеры неровностей на краю его поверхности не превышали длины световой волны. В качестве экрана можно использовать, например, шарик от подшипника.
Трудность осуществления этого опыта заключается в том, что источник света должен быть одновременно точечным и достаточно мощным. Расстояние от шарика радиусом 1 см до источника света и экрана, на котором наблюдается тень от него, должно составлять примерно 10 м.
1. Как должна изменяться освещенность экрана напротив круглого отверстия при увеличении его диаметра?
2. Что показывают опыты с пропусканием света через отверстия различных размеров?
3. Какими положениями Френель дополнил принцип Гюйгеиса?
4. Что такое зона Френеля?
5. Как объясняется прямолинейность распространения света на основе использования принципа Гюйгенса — Френеля?
6. Что такое зонная пластинка и какими свойствами она обладает?
