Fresnel zoner - er områder, hvori overfladen af lyd eller lysbølger til beregning af resultaterne af diffraktion af lyd eller lys.Denne metode blev først anvendt i 1815 O.Frenel.
Baggrund
Augustin-Jean Fresnel (10.06.1788-14.07.1827) - Fransk fysiker.Han viede sit liv til studiet af egenskaberne for fysiske optik.Han havde i 1811 under indflydelse af E. Malus begyndte at studere fysik på egen hånd, hurtigt blev interesseret i eksperimentel forskning inden for optik.I 1814, "genopdaget" princippet om interferens, og i 1816 tilføjede det velkendte princip om Huygens, der indførte ideen om sammenhæng og indblanding af elementære bølger.I 1818, der bygger på det udførte arbejde, udviklede han teorien om diffraktion af lys.Han introducerede praksis at sørge for en diffraktion fra kanten, samt et rundt hul.Jeg foretage eksperimenter, nu klassikere, med dobbelt prisme og bizerkalami af lys interferens.I 1821, han beviste det faktum af den tværgående karakter af lysbølger, i 1823 åbnede en cirkulær og elliptisk polarisering.Han forklarede på grundlag af bølge koncepter kromatisk polarisering, samt rotationen af polarisering af lys og dobbeltbrydning.I 1823 etablerede han love brydning og refleksion af lys på en fast plan flade mellem de to medier.Sammen med Jung overvejet skaberen af bølge optik.Han er opfinderen af en serie af interferens enheder, såsom et spejl eller en Fresnel biprisme Fresnel.Det anses grundlæggeren af en fundamentalt ny måde fyrtårn belysning.
lidt teori
Identificer Fresnel diffraktion kan både være med et hul i enhver form, og ingen overhovedet.Men i form af praktisk hensigtsmæssighed ses bedst ved åbningen af sin runde form.I denne lyskilde og observationspunkt skal være på en linie, der er vinkelret på skærmens plan og går gennem centrum af hullet.Faktisk kan i Fresnel zone bryde enhver overflade, hvorigennem lysbølger.For eksempel overfladerne af samme fase.Men i dette tilfælde vil det være lettere at bryde et hul i det flade område.Til dette har vi overveje de elementære optiske problemer, som vil give os mulighed for at bestemme ikke blot radius af den første Fresnel zone, men også følge op med vilkårlige tal.
opgave dimensionering ringe
at begynde at forestille sig, hvad overfladen af en plane huller placeret mellem lyskilden (punkt C) og observatøren (afsnit H).Det er vinkelret på den linje HF.CH segment passerer gennem midten af det runde hul (punkt A).Da vores mål er symmetriaksen, vil Fresnel zone være i form af ringe.En beslutning vil være begrænset til bestemmelse af radius af en cirkel med et vilkårligt antal (m).Den maksimale værdi kaldes radius af zonen.For at løse problemet, er det nødvendigt at gøre en ekstra byggeri, nemlig: Vælg et vilkårligt punkt (A) i planet af åbningen og forbinde sine lige linjestykker med den observation punkt og lyskilden.Resultatet er en trekant SAN.Så kan du gøre det, så de lysbølger kommer til observatøren langs stien SAN passere en længere vej end den, der vil gå på stien CH.Dette indebærer, at stien forskel CA + AN-CH afgør forskellen mellem den bølge fase, som fandt sted den sekundære kilder (A og D) til observation punkt.Fra denne værdi afhænger af den resulterende interferens af bølger fra positionen af observatøren og dermed lysintensiteten på dette tidspunkt.
Beregn første radius
viser sig, at hvis stien forskel er lig med halvdelen af lysets bølgelængde (λ / 2), så vil lyset komme til observatør i oppositionen.Det kan konkluderes, at hvis stien forskellen er mindre end λ / 2, så lyset vil ankomme i samme fase.Denne betingelse CA + AN-SN≤ λ / 2 er per definition den betingelse, at punktet A er i den første ring, dvs. det er den første Fresnel zone.I dette tilfælde er grænsen for cirklen vej forskellen er lig med halvdelen af bølgelængden af lys.Så denne ligning til bestemmelse af radius af den første zone, som vi betegne som P1.Hvis stien forskel svarende til A / 2, vil det være lig med segmentet OA.I så fald, hvis afstanden hidtil overstiger diameteren af hullet (det er normalt betragtes sådanne muligheder), fra geometriske overvejelser radius af den første zone er bestemt af følgende formel: P1 = √ (λ * SB * OH) / (CO + OH).
Beregning af Fresnel zone radius
formlen til bestemmelse fremtidige værdier af radierne af ringene identiske diskuteret ovenfor, er det kun tælleren sættes til nummeret på den ønskede zone.I dette tilfælde vil ligestillingen af stien forskel være: CA + AN-SN≤ m * λ / 2 eller CA + AN-CO-ON≤ m * λ / 2.Heraf følger, at radius af det ønskede område med nummeret "m" til følgende formel: PM = √ (m * Å-* SB * OH) / (CO + OH) = R1√m
opsummerer de foreløbige resultater
kan bemærkes, at bruddeti området - en division af den sekundære lyskilde til kilderne med samme område som Pm = π * π * Rm2- PM-12 = π * P12 = P1.Lys fra tilstødende zoner vil i modsat fase som sti forskel tilstødende ring per definition være lig med halvdelen af bølgelængden af lys.Generalisere dette resultat, konkluderer vi, at bruddet af hullerne på cirklerne (således at lyset fra de tilstødende kommer til observatøren med en fast faseforskel) ville betyde at bryde ringen på samme område.Denne påstand er let bevist ved hjælp af opgaven.
Fresnel Zone for en plan bølge
Overvej opdeling firkantede huller på en tynd ring med lige område.Disse cirkler er de sekundære lyskilder.Amplituden af lyset bølge, der kom ud af hver ring til iagttageren om det samme.Hertil kommer, at faseforskellen mellem det tilstødende område på det punkt H er også den samme.I dette tilfælde de komplekse amplituder på det punkt i at tilføje en observatør på et enkelt komplekse plan indgår i cirklen - bue.Idet den totale amplitude af det samme - en akkord.Overvej nu hvordan skiftende mønster af summen komplekse amplituder i tilfælde af ændring af åbningen samtidig med at de øvrige parametre på problemet.I dette tilfælde, hvis hullet åbner til seeren kun én zone, vil billedet blive præsenteret for tilsætning del af omkredsen.Amplituden af den sidste ring drejes en vinkel π forhold til den centrale del, dvs.. K. Stien forskel på den første zone, per definition, er lig med A / 2.Denne vinkel π betyder at amplituden vil være halvdelen af cirklen.I dette tilfælde, at summen af disse værdier ved observation punkt er nul - nul akkord længde.Hvis du vil åbne tre ringe, vil billedet præsentere en halv cirkel, og så videre.Amplituden på observatøren for et lige antal ringe er nul.Og i det tilfælde, hvor et ulige antal hjul anvendes, vil det være lig med den maksimale værdi af længden og diameteren af de komplekse plane tilføje amplituder.Ovennævnte mål er fuldt afsløre metoden til Fresnel zoner.
Brief om særlige tilfælde
Overvej sjældne sygdomme.Undertiden opgaven med stater, som brugte en fraktioneret antal Fresnel zoner.I dette tilfælde, en halv ring forstår kvart cirkel mønster, hvilket vil svare til halvdelen af arealet af den første zone.Tilsvarende beregnes enhver anden brøkværdi.Undertiden betingelse viser, at visse fraktioneret antal ringe er lukket, og så meget åben.I dette tilfælde er den totale amplitude af feltet er som en vektor forskellen mellem amplituderne af to opgaver.Når alle zoner er åbne, så er der ingen hindring i vejen for lysbølger, vil billedet være i form af en spiral.Det viser sig, fordi når du åbner et stort antal ringe til at overveje afhængighed af den udsendte sekundære lyskilde til det punkt på den observatør og retningen af den sekundære kilde.Vi finder, at lyset fra området med et stort antal har en lille amplitude.Center spole modtages i midten af omkredsen af den første og anden ring.Derfor feltet amplitude i det tilfælde, hvor alle synlige område er mindre end halvdelen end den første, hvor den åbne cirkel, og intensiteten afviger med fire gange.
Fresnel diffraktion af lys
Lad os se på, hvad der menes med udtrykket.Fresnel diffraktion tilstand kaldes, når et hul åbnes gennem flere zoner.Hvis du vil åbne en masse ringe, så denne mulighed kan ignoreres, der udøves i tilgangen til geometrisk optik.I det tilfælde, hvor det gennemgående hul er åbnet for observatøren væsentligt mindre end én zone, er denne betingelse benævnt Fraunhofer diffraktion.Han anses for at være opfyldt, hvis lyskilden og punktet på den observatør er i tilstrækkelig afstand fra hullet.
sammenlign og zone plade linser
Hvis du lukker alle ulige eller alt det endda Fresnel-zone, mens observatøren lyser bølge med større amplitude.Hver ring giver komplekse plan halvcirkel.Så hvis de efterlades åbne de ulige zoner, så den totale bliver kun halvdelen spiral af cirkler, der bidrager til den samlede amplitude af "bottom-up".Hindringen i vejen for lyset bølge, hvor kun én type af åbne ringe, kaldet zone pladen.Lysintensiteten i observatøren opvejer lysintensiteten på pladen.Dette skyldes, at lyset bølge af hver åben ring sparker fremviseren i samme fase.
lignende situation er observeret med at fokusere lys med en linse.Det, i modsætning pladen, ingen ringe er ikke lukket, og bevæger lyset i fase ved π * (2 + π * m) fra de kredse, der lukkede zone plade.Som et resultat, er amplituden af den lysbølge fordoblet.Desuden eliminerer linsen såkaldte gensidige faseforskydninger, der er inden for en enkelt ring.Det udvider den komplekse plan halvcirkel for hver zone i en linje segment.Som følge heraf vil amplituden stiger med Tr gange, og hele det komplekse plan spiral linse udfolde sig i en lige linje.
