френеля зоны

ФРЕНЕЛЯ ЗОНЫ - участки, на к-рые разбивают поверхность фронта световой волны для упрощения вычислений при определении амплитуды волны в заданной точке про-странства. Метод Ф. з. используется при рассмотрении задач о дифракции волн в соответствии с Гюйгенса - Френеля принципом .Рассмотрим распространение монохрома-тич. световой волны из точки А (источник) в к--л. точку наблюдения В (рис.). Согласно принципу Гюйгенса - Фре-

неля, действие источника А заменяют действием воображаемых источников, расположенных на вспомогат. поверхности S, в качестве к-рой выбирают поверхность фронта сферич. волны, идущей из А. Эту поверхность разбивают на кольцевые зоны так, чтобы расстояния от краёв зоны до точки наблюдения В отличались на l/2: S₁B-S₀B=S₂B-S₁B=S₃B-S₂B=l/2 (S₀ - точка пересечения фронта волны с линией А В, l-длина волны). Построенные таким способом равновеликие участки поверхности наз. Ф. з.

Радиус m-й Ф. з. в случае дифракции на круглых отверстиях и экранах определяется следующим приближённым выражением (при ml<<b) где а и b - соответственно расстояния от источника и от точки наблюдения до отверстия (экрана). В случае дифракции на прямолинейных структурах (прямолинейный край экрана, щель) размер т-й Ф. з. (расстояние внеш. края зоны от линии, соединяющей источник и точку наблюдения) приближённо равен

Волновой процесс в точке В можно рассматривать как результат интерференции волн, приходящих в точку наблюдения от каждой Ф. з. в отдельности, приняв во внимание, что амплитуда колебаний от каждой зоны медленно убывает с ростом номера зоны, а фазы колебаний, вызываемых в точке В смежными зонами, противоположны. Поэтому волны, приходящие в точку наблюдения от двух смежных зон, ослабляют друг друга и амплитуда результирующего колебания в точке В меньше, чем амплитуда, создаваемая действием одной центр. зоны. Следовательно, действие всей волны в точке наблюдения В сводится к действию её малого участка, меньшего, чем центр. зона, т. е. использование Ф. з. даёт возможность наглядно объяснить прямолинейное распространение света с точки зрения его волновой природы.

Метод разбиения на Ф. з. позволяет просто составить качественное, а в ряде случаев достаточно точное и количественное представление о результатах дифракции волн при разл. сложных условиях их распространения. Экран, состоящий из системы концентрич. колец, соответствующих Ф. з. (см. Зонная пластинка ),может дать, как и линза, усиление освещённости на оси или даже создать изображение. Метод Ф. з. применим не только в оптике, но и при изучении распространения радио- и звуковых волн.

Лит.: Ландсберг Г. С., Оптика, 5 изд., М., 1976.

Л. И. Капорский.

   <<      Предметный указатель      >>