Дифракція світла. Наближення Френеля і Фраунгофера. Дифракція на щілині, краю непрозорого екрану, круглому отворі
Дифракція – явище огинання світлом непрозорих перешкод, внаслідок чого світло проникає в область геометричної тіні( і вузькому сенсі); виявлення хвильових властивостей світла при наявності перешкод в умовах, коли наближення геометричної оптики стає незадовільним( наприклад, коли не можна вважати, що λ менше розміру отвору в екрані, щілині, тощо).
Принцип Гюйгенса-Френеля:
Гюйгенс: Кожна точка хвильового фронту є джерелом вторинних хвиль: наступне положення хвильового фронту може бути знайдено як огинаюча цих вторинних сферичних хвиль через деякий проміжок часу.
Френель: Існує можливість інтерференції вторинних хвиль, що випромінюються кожним елементом деякої хвильової поверхні.
Дифракція Френеля: здійснюється, коли джерело світла і екран перебувають на скінченних відстанях від перешкоди. При цьому утворюється дифракційне зображення перешкоди на екрані. Фронт хвилі – сферичний.
Метод зон Френеля:
, ( )=0,
А=А1- А2+ А3- А4+ А5+…, А – амплітуда в т.Р
для плоскої хвилі, що падає нормально
– радіус m-ої зони Френеля для сферичної хвилі.
Якщо на шляху поширення світла немає перешкод, то результуюча дія в т.Р повністю відкритого фронту хвилі, що поширюється від джерела L дорівнює ½ дії центральної зони Френеля. Тоді світло розглядаються як промінь.
Дифракція на круглому отворі( дифракція Френеля)
При переміщенні вздовж SB мінімум і максимум змінюватимуть себе.
Світле коло в центрі; m – непарне 
Темне коло в центрі; m – непарне 
Якщо диск закриває n перших зон, то отримаємо таке зображення:
Дифракція Фраунгофера здійснюється, коли джерело світла і точка спостереження нескінченно віддалені від перешкоди. Дифракція Фраунгофера відбувається в паралельних променях, має плоский фронт хвилі.
Дифракція на щілині (Фраунгофера)спостерігається в паралельних променях
Fφ – побічний фокус лінзи
Різниця ходу 
Якщо кількість зон Френеля 
,то спостерігається мінімум, якщо 
, то спостерігається максимум.
Розглянемо дифракцію світла, зумовлену дією дифракційної ґратки. Цей випадок дифракції найважливіший, бо його широко використовують у багатьох експериментальних методах спектрального аналізу світла. Найпростіша дифракційна гратка – це система великої кількості однакових за шириною і паралельних одна до одної щілин, що лежать в одній площині і відокремлені непрозорими проміжками, однаковими за шириною
BC = DP = a; CD = b; d = a + b – період дифракційної ґратки (рис. 145).
Розглянемо дифракцію плоскої монохроматичної хвилі, яка падає нормально на поверхню ґратки. Коливання в усіх точках щілин відбуваються в одній фазі, оскільки ці точки лежать на тій самій хвильовій поверхні. Знайдемо результуючу амплітуду 
коливань у точці 
екрана Е, в якій збираються промені від усіх щілин ґратки, що падають на лінзу під кутом j до її оптичної осі ОF0.
Очевидно, що в тих напрямках, в яких одна із щілин не поширює світла, воно не буде поширюватися і при двох щілинах, тобто головні мінімуми інтенсивності будуть спостерігатися в напрямках, що визначаються умовою:
asinj = 
kl (k = 1,2,3,…).
Оскільки щілини знаходяться одна від одної на однакових відстанях, то різниця ходу променів, що йдуть від двох сусідніх щілин, будуть для даного напрямку j однакові в межах всієї дифракційної ґратки:
.
Крім того, внаслідок взаємної інтерференції світлових променів, які посилаються двома щілинами, в деяких напрямках вони будуть гасити один одного, тобто виникнуть додаткові мінімуми. Ці додаткові мінімуми будуть спостерігатися в тих напрямках, яким відповідає різниця ходу променів 
, 3 ,…, які поширюються від двох щілин.
Отже, з урахуванням 
умова додаткових мінімумів:
.
Навпаки, дія одної щілини буде підсилювати дію іншої, якщо
,
Дифракція на краю непрозорого екрана( Шустера)
Сумарна ширина m зон:
m=1: 
Нехай в нас є m зон, тоді: 
, якщо m-1 зона:
. Віднімемо від першого виразу другий: 
. Отримали ширину m-ої зони.
Якщо кожну зону Шустера розбити на вузькі смуги і будемо зображувати коливання в т.Р, що вноситься кожною смугою, вектором на векторній діаграмі, а потім перейдемо до границі, коли ширину спрямовуємо до 0, то отримаємо криву, що називається Спіраль Корню:
, ( )=0,
А=А1- А2+ А3- А4+ А5+…,
А – амплітуда в т.Р
; 
Світле коло в центрі; m – непарне
Темне коло в центрі; m – непарне
m=1: