Открытие дифракции света — Ф. Гримальди

Понятия о дифракции претерпели существенные изменения за время развития оптики. Сейчас слово «дифракция» означает перераспределение световой энергии в пространстве (интерференцию) вторичных источников света. При этом в отличие от случая собственно интерференции обычно предполагается, что число этих источников бесконечно (или очень велико). В силу принципа Гюйгенса–Френеля вторичным источником сферических волн является любая точка на фронте волны, зафиксированном в определенный момент времени. Например, дифракция нормально падающего параллельного когерентного пучка на щели есть не что иное, как интерференция вторичных волн, исходящих из всех точек этой щели. Результат такой дифракции — дифракционную картину — вы можете увидеть на рисунке ниже (источник света — лазер, круглая щель).

Тем не менее, дифракцией также называют явления огибания светом препятствий (выходом в область геометрической тени) и уширения пучков конечной апертуры (ширины).

Дифракция была открыта Франческо Мария Гримальди (1618–1663) в 1666 году — и именно он ввел этот термин в физику (Ньютон, впоследствии изучавший опыты Гримальди, называл ее инфлекцией, т.е. искривлением лучей). Гримальди использовал тонкий пучок света, прошедший в темную комнату через щель. Данный пучок представлял из себя конус, поскольку солнце не является точечным источником света, а также в силу конечной ширины щели. На пути этого конуса Гримальди поставил деревянную жердь и наблюдал отбрасываемую ей тень. Оказалось, что, во-первых, тень была несколько меньше рассчитанных им предполагаемых геометрических размеров, а во-вторых, что у краев тени наблюдались несколько радужных полос. Последние были едва различимы, однако их цветовая окраска говорила в пользу негеометрического характера распространения света. Действительно, лучи разных длин волн должны были распространяться по различным траекториям.

Исаак Ньютон продолжил исследования Гримальди, изучая дифракцию монохроматического света. Оказалось, что ширина дифракционных полос в красном свете больше, чем ширина в фиолетовом. Ньютон, как упоминалось ранее, предполагал, что причина этому — некоторое взаимодействие между корпускулами света, зависящее от их цвета. Корпускулярная концепция была еще одной из причин, почему Ньютон воспринимал дифракцию как отклонение траекторий частиц (лучей света). Гримальди же придерживался волнового подхода к распространению света.

<<К предыдущему эксперименту  |  Оптика  |  К следующему эксперименту>>