Новости науки и техники

ТВЕРДАЯ СВЕРХТЕКУЧЕСТЬ
Твердый гелий может вести себя как сверхтекучая жидкость.

Как известно, твердые тела сохраняют свою форму, а жидкости растекаются, принимая форму сосуда. Сверхтекучие жидкости представляют собой квинтэссенцию жидкого состояния: они способны без малейшего сопротивления протекать сквозь тончайшие каналы и даже «взбираться» по стенкам сосуда, чтобы вытечь из него. Далее...

Сверхтекучий гелий

гюйгенса - френеля принцип

ГЮЙГЕНСА - ФРЕНЕЛЯ ПРИНЦИП - осн. постулат волновой теории, описывающий и объясняющий механизм распространения волн, в частности световых. Г.- Ф. п. является развитием принципа, к-рый ввёл X. Гюйгенс (Ch. Huygens) в 1678; в соответствии с последним каждый элемент поверхности, достигнутый в данный момент световой волной, является центром одной из элементарных волн, огибающая к-рых становится волновой поверхностью в след. момент времени. При этом обратные элементарные волны во внимание не принимались. Принцип Гюйгенса объясняет распространение волн, согласующееся с законами геометрической оптики, но не может объяснить явлений дифракции. О. Ж. Френель (A. J. Fresnel) в 1815 дополнил принцип Гюйгенса, введя представления о когерентности и интерференции элементарных волн, что позволило рассматривать на основе Г.- Ф. п. и дифракц. явления. Г. P. Кирхгоф (G. R. Kirchhoff) придал Г.- Ф. п. строгий матем. вид, показав, что его можно считать приближённой формой теоремы, наз. интегральной теоремой Кирхгофа (см. Кирхгофа метод).

Согласно Г.- Ф. п., волновое возмущение в точке P (рис.), создаваемое источником P₀, можно рассматривать как результат интерференции вторичных элементарных волн, излучаемых каждым элементом dS нек-рой волновой поверхности S с радиусом r₀. Амплитуда вторичных волн пропорциональна амплитуде первичной волны, приходящей в точку Q, площади элемента dS и убывает с возрастанием угла между нормалью к поверхности S и направлением излучения вторичной волны на точку P. Амплитуда E_Q первичной волны в точке Q на поверхности S даётся выражением , где А - амплитуда волны на расстоянии единицы длины от источника, k - волновой вектор, - циклическая частота. Вклад в волновое возмущение в точке P, вносимый элементом поверхности dS, запишется в виде

где - расстояние от точки Q до P, - ф-ция, описывающая зависимость амплитуды вторичных волн от угла . Полное поле в точке наблюдения P представляется интегралом

Если за элемент поверхности взять площадь кольца, вырезаемого из волнового фронта S двумя бесконечно близкими концентрическими сферами с центрами в точке наблюдения P, и выразить dS через приращение , то получим

Верхний предел интеграла R_max=R+2r₀. Ф-ция теперь рассматривается как ф-ция от . Точное вычисление (3) невозможно без знания , однако Френель дал метод приближённого его вычисления, используя разбиение поверхности S на т. н. Френеля зоны .Вид ф-ции в Г.- Ф. п. остаётся неопределённым, но при =0 К(0)=; множитель i означает, что фазы вторичных волн отличаются на от фазы первичной волны в точке Q. Из математически точного определения Г.- Ф. п., данного Кирхгофом, следует и определение ф-ции .

Строгое решение задач дифракции обычно связано с очень большими матем. трудностями, поэтому задачи, имеющие практич. интерес, часто решаются приближёнными методами с использованием Г.- Ф. п. Г.- Ф. п. позволяет описывать все оптич. явления, относящиеся к распределению интенсивности света по разным направлениям (прямолинейное распространение света, отражение, преломление, двулучепреломление, дифракцию и т. д.). Приближённость решения с помощью Г.- Ф. п. состоит в том, что при этом не рассматриваются реальные граничные условия электродинамики Максвелла. Напр., при рассмотрении распространения волн через отверстия в экране амплитуда волны в точках, закрытых экраном, полагается равной нулю, а на отверстии - такой, как если бы экрана не было (т. е. допускается разрыв волнового поля).

Лит.: Борн M., Вольф Э , Основы оптики, пер. с англ , 2 изд., M., 1973; Сивухин Д. В., Общий курс физики, 2 изд., [т. 4] - Оптика, M., 1985; см. также лит при ст. Дифракция света. А. П. Гагарин,

<< Предметный указатель >>