fresnelsche Zonenkonstruktion

fresnelsche Zonenkonstruktion

 

[frɛ'nɛl-], von A. J. Fresnel auf der Grundlage des von ihm formulierten huygens-fresnelschen Prinzips (huygenssches Prinzip) 1818 angegebene geometrische Konstruktion zur Erklärung und qualitativen Berechnung von Beugungserscheinungen besonders hinter kreisförmigen Blenden oder Schirmen, die von einer punktförmigen, monochromatischen Lichtquelle Q erzeugt werden. Dazu wird die beugende Öffnung in ringförmige Zonen (Fresnel-Zonen) A₁, A₂, A₃,. .. eingeteilt, deren Abstände so gewählt werden, dass sie von dem axial gelegenen Aufpunkt P um ganzzahlige Vielfache der halben Lichtwellenlänge λ weiter entfernt sind als die Mittenzone A₀. Dadurch löst eine von Q ausgehende, in größerer Entfernung nahezu ebene Wellenfront W₁ an den ringförmigen Zonen Elementarwellen aus, die im Aufpunkt P miteinander interferieren. Die Intensität in P erhält man durch Summation über die Beiträge aller Elementarwellen aus den Zonen. Bei ungestörter Wellenausbreitung trägt nur das Zentrum der inneren Zone mit dem halben Radius von A₁ zur Erregung in P bei, alle übrigen Beiträge löschen sich durch Interferenz aus. Wird im Abstand y von P eine Lochblende aufgestellt, die den Bereich der innersten Zone freilässt, so tragen alle von dieser Zone ausgehenden Elementarwellen zur Erregung in P bei, sodass die Helligkeit größer als bei fehlender Blende wird. Ist der Radius der Lochblende gleich dem der Zonen A₀ und A₁, wird in P Dunkelheit beobachtet, da sich die Strahlen aus den beiden Zonen infolge des Gangunterschieds λ / 2 auslöschen. Bei stufenweiser Vergrößerung der Blende auf den Durchmesser aufeinander folgender Fresnel-Zonen tritt in P abwechselnd Helligkeit und Dunkelheit ein. Wird anstelle der Blende ein Schirm aufgestellt, der gerade die innerste Zone abdeckt, wird in P trotzdem Helligkeit beobachtet, da bei Summierung der Beiträge aus den Zonen A₁, A₂, A₃,. .. als resultierende Intensität die Wirkung der halben Zone A₁ übrig bleibt. - Die fresnelsche Zonenkonstruktion wird bei der Konstruktion von Beugungsgittern (Zonenplatte) ausgenutzt.