为什么菲涅耳区

菲涅耳区 - 是到其中的声或光波的表面进行声音衍射结果或光的计算区域。 该方法首先在1815 O.Frenel施加。

历史信息

奥古斯丁 - 菲涅耳湛（10.06.1788-14.07.1827） - 法国物理学家。 他一生致力于研究物理光学的特性。 他还于1811年E·马斯的影响下，开始自主学习物理，很快就成为有志于光学领域的实验研究。 1814年，在“重新发现”干扰的原理，并于1816年加入惠更斯的著名原理，介绍了连贯性和基本波的干涉概念。 1818年，建设所做的工作，他开发的理论 光的衍射。 他介绍，考虑到从边缘的衍射的做法，还有一个圆孔。 进行的实验，现在经，具有光干扰的双棱镜和bizerkalami。 在1821年，他证明的光波的横性质的事实，在1823年开了圆形和椭圆形偏振。 他表示波色偏振，以及平面的旋转角度上解释 光的偏振 和双折射。 在1823年，他建立了折射和法律 光的反射 在两个介质之间的固定平面。 随着荣格认为波动光学的创建者。 是几个干扰装置，如反射镜或菲涅尔双棱镜菲涅尔发明者。 它认为的灯塔照明的全新方式的创始人。

理论的一个位

确定菲涅耳衍射可能为任何形状的孔，并且通常没有它。 然而，从可行性的点最好是把它在一个圆形孔形状。 在这种情况下，光源和观察点必须在一个线是垂直于屏幕平面，并且穿过孔的中心。 事实上，在该菲涅耳带可以打破任何表面，通过该光波。 例如，等相位面。 然而，在这种情况下，它可以方便地打破平直区孔。 为此，我们考虑基本的光学问题，这将使我们不仅要确定第一菲涅耳区的半径，也跟进随机数。

确定环的大小的任务

开始想象，扁平孔的表面是光源（点C）和观察者（H点）之间。 它是垂直于线CH。 CH段穿过圆孔中心（点O）。 由于我们的目标是 对称轴， 菲涅耳区将在环的形式。 的决定将被减少到这些圆的半径的确定具有任意数量（M）。 最大值称为该区域的半径。 为了解决有必要进行额外的结构，即该问题：选择在所述开口的平面上的任意点（A）和将其连接从观察点和光源的直线段。 其结果是一个三角形的SAN。 然后你就可以让这个到达沿SAN路径观察者的光波，通过比一个将采取的路径CH更长的路径。 这意味着路径差CA + AN-CH定义之间的波相位被在观察点二次源（A和D）通过差。 从这个值取决于所得干扰波与观察者的该点处的位置，因此，光强度。

第一半径的计算

我们发现，如果路径差等于光的波长的一半（λ/ 2），该光来向观察者反相。 由此可以得出结论，如果路径差将小于λ/ 2时，光会在相同的相位。 该条件CA + AN-SN≤λ/ 2，顾名思义，是A点位于所述第一环的条件下，即，它是第一菲涅耳区。 在这种情况下，圆路径差的边界等于光的波长的一半。 因此，该方程以确定所述第一区的半径，表示为P _1。 当路径差对应于λ/ 2，这将是等于段OA。 在这种情况下，如果距离超过基本上CO孔直径（通常被认为只是这样的实施例），第一区的几何半径的考虑因素是由下式定义：P ₁ =√（λ* CO + OH）/（CO + OH）。

菲涅耳区半径的计算

式，用于确定随后的环的半径的值是相同的。如上所述，仅添加到所期望的区数的分子。 在路径差的这种情况下，等式变成：CA + AN-SN≤米*λ/ 2或CA + AH-CO-ON≤米*λ/ 2。 由此可见，用数字“m”的期望的区域的半径定义了以下公式：P _M =√（M *λ* CO + OH）/（CO + OH）= _1个 P√M

总结中间结果

可以注意到，对于断裂区-具有相同面积的二次光源的分离电源，作为_m×n个=π* R ² _米 - π* R ² _M-1 =π* _1个 P ² = P _1。 来自相邻菲涅耳区的光来以相反的相位，因为根据定义相邻环的路径差等于光的波长的一半。 概括这个结果，我们得出结论，所述孔的上界的断裂（从相邻，使得光到达具有固定相位差的观察者）将意味着在相同的区域破环。 这种说法是很容易的问题的帮助下证明。

对于平面波菲涅耳区

考虑击穿开口面积为相等面积的薄环。 这些圈是二次光源。 来自每个环的光波到达观察者的振幅，大致相同。 另外，从在点H的相邻范围的相位差也是相同的。 弧 - 在这种情况下，当在一个圆圈的单个复平面形式加入一部分在观察者的复振幅。 相同的总幅度 - 和弦。 现在考虑如何幅度的总和，在孔的同时保持了问题的其它参数半径的变化的情况下，模式的转变。 在这种情况下，如果孔的开口仅一个区域对于观察者，图案增加部分被周向设置。 最后环的振幅相对于中央部分的角度π，即旋转。K.第一区的路径差，根据定义，等于λ/ 2。 该角度π平均振幅将是周长的一半。 在这种情况下，在所述观察点这些值的和是零-零 弦长。 如果三个环将被打开，那么画面将代表半圈等。 在偶数环的观察者的角度幅度为零。 和使用时的情况下 奇数 圈，这将是等于最大值和直径的除了振幅的复平面上的长度。 上述目标是完全菲涅耳区的开法。

简单说一下具体的情况下，

考虑罕见的情况。 有时，为了解决使用菲涅耳区的分数问题的状态。 在这种情况下，半环实现下的四分之一圆形图案，这将对应于第一区域的一半的面积。 类似地计算出任何其它分数值。 有时条件表明环的某些分数关闭和这么多的开放。 在这种情况下，场矢量的总幅度被发现为两个任务的振幅的差。 当所有的区域都是开放的，再有就是在光波的路径没有障碍，画面会看起来像一个螺旋。 事实证明，因为当打开大量环应考虑到光源到观察点和二次源的方向的发射的依赖性。 我们发现，从有更大数量的区域内的光线有一个小幅度的。 中心得到的螺旋线是在第一和第二环的中部圆周上。 因此，场幅度在所有可见面积比在打开一个第一磁盘小于两倍的情况下，并且强度四倍不同。

菲涅耳衍射光

让我们来看看什么是这个词的意思。 所谓的菲涅尔衍射条件，当通过孔打开几个方面。 如果我们开了很多圈，那么这个选项可以被忽视，那就是在近似几何光学作用。 在该通孔被打开以用于观察者基本上小于一个区的情况下，这种情况被称为 Fraunhofer衍射。 他被认为是满意的，如果在光源与观察者的点是在从该孔有足够的距离。

波带片透镜的比较和

如果您关闭所有奇数或全偶菲涅耳区，而在观察者的光波具有更大的幅度。 在复平面上的每个环提供了半圈。 所以，如果开着奇数环带，则总只会螺旋圆的一半，这有助于“自下而上”的总幅度。 在光波，其中只有一种类型的开环的，称为带片的路径中的障碍物。 光在观察者的强度超过反复光的在板的强度。 这是由于这样的事实，每个打开的环的光波被标记到观察者在相同的相位。

类似的情况与光聚焦用透镜观察。 它不像板，无环不闭合，并且在通过相π*（+ 2π* M）从该封闭带片的圆圈移动的光。 其结果是，光波的振幅加倍。 此外，透镜消除所谓交互性的相移，它们是单环内。 它扩展了半周用于在直线段每个区域的复杂平面内。 其结果是，通过π倍振幅增加，并且整个复平面螺旋透镜展开成一条直线。