Для всех пластинок из строк 1-5 фокусное расстояние F равно 10 см для длины волны света 632,8 нм. Источник считается расположенным в бесконечности.

Строка 6 - зонные пластинки Френеля с фокусным расстоянием в сантиметрах, равным числу F сверху. Длинна волны света считается равной 632,8 нм (при освещении светом с другой длинной волны фокусные расстояния нужно пересчитать). Открыты (прозрачны) все нечётные зоны Френеля (центр пластинки белый) от 1 до 200. Источник считается расположенным в бесконечности.

Строка 7 - зонные пластинки Френеля с фокусным расстоянием до изображения в сантиметрах, равным числу F сверху. При этом считается, что источник расположен симметрично на таком же расстоянии a=F. Длинна волны света - 632,8 нм (при освещении светом с другой длинной волны расстояния нужно пересчитать). Открыты (прозрачны) все нечётные зоны Френеля (центр пластинки белый) от 1 до 200.

Схема эксперимента.

Для всех пластинок из строк 1-5 фокусное расстояние F равно 10 см для длины волны света 632,8 нм. Источник считается расположенным в бесконечности. - student2.ru Для экспериментов лучше всего использовать лазер, генерирующий когерентное излучение. Мы использовали He-Ne лазер с длинной волны 632,8 нм, но можно использовать и любой другой. Например, полупроводниковую лазерную указку с длиной волны 650 нм. При этом придётся пересчитать фокусные расстояния в соответствии с новой длиной волны. Диаметр луча лазера составляет около 1 мм. Его необходимо расширить до диаметра больше 1 см. Для этого используются две линзы: короткофокусная линза L1 с фокусным расстоянием F1 < 2 мм и длиннофокусная линза L2 с фокусным расстоянием F2 ~ 8 см. Собранный из этих линз расширитель создаёт параллельный и когерентный пучок света диаметром 4-5 см. Пучок света направляется на зонные пластинки. Приближая к пластинке экран S, наблюдаем фокусировку света при расстоянии до экрана равном фокусному расстоянию зонной пластинки F.
Для всех пластинок из строк 1-5 фокусное расстояние F равно 10 см для длины волны света 632,8 нм. Источник считается расположенным в бесконечности. - student2.ru Если убрать линзу L2, то зонные пластинки будут освещаться когерентным излучением точечного источника, расположенным в фокусе линзы L1. При этом изображение возникнет на расстоянии b = aF/(a-F) > F. В строке 7 набора FZP-01 размеры зонных пластинок подобраны таким образом, что если поместить фокус линзы L1 на расстоянии а, указанном сверху строки 7, то изображение возникнет сзади пластинки на таком же расстоянии a.
Для всех пластинок из строк 1-5 фокусное расстояние F равно 10 см для длины волны света 632,8 нм. Источник считается расположенным в бесконечности. - student2.ru Ну и наконец для эксперимента можно использовать обычную лампочку накаливания с прозрачной колбой. Поместим лампочку на расстоянииL = 3-10 м от зонной пластинки, а экран - на фокусное расстояние от неё. В этом случае на экране мы увидим изображение нити накаливания лампы. С учётом того, что лампа расположена хоть и далеко, но не в бесконечности, для получения максимально чёткого изображения нити экран нужно отодвинуть из фокуса пластинки на небольшое расстояние F2/a ≤ 1 см. Чтобы использовать всю разрешающую способность зонной пластинки Френеля, размер источника излучения d должен быть достаточно мал. Настолько мал, что размер пространственной когерентности света Lλ/d вблизи пластинки был бы больше диаметра её наибольшего кольца. Нетрудно посчитать, что при параметрах установки, указанных выше, размер источника должен составлять доли миллиметра. Диаметр нити небольшой лампы накаливания с некоторой натяжкой удовлетворяет этим требованиям. Поэтому каждый участок нити создаёт довольно чёткое изображение в соответствующей точке фокальной плоскости зонной пластинки. Так как излучение лампы не монохроматическое, то свет с разными длинами волн будет собираться на разных расстояниях от зонной пластинки. Чтобы избежать этого перед зонной пластинкой можно поставить цветной фильтр.

Приближая экран к зонной пластинке можно наблюдать несколько точек, в которых фокусируется изображение. Если вместо экрана поместить фотоприёмник с маленьким диаметром отверстия, то можно изучать и количественные параметры интенсивности излучения за зонной пластинкой.

Наши рекомендации