Opis dyfrakcji światła, aplikacje, przykłady

Dyfrakcja lekka Jest to nazwa, która odbiera zniekształcenie wiązki światła, gdy wpływa ona na mały obiekt lub mały otwór na ekranie. To włoska Francesco Maria Grimaldi nadała nazwę dyfrakcji do tego zjawiska i pierwszy, który go zbadał w 1665 r.

Kiedy obiekt lub szczelinę, który przechwytuje wiązkę światła, jest rzędu dziesiątych milimetrów lub mniej, rzutowany cień nie jest dokładny. Raczej rozprzestrzenia się wokół tego, co powinno być jego geometrycznym cieniem. To dlatego, że wiązka światła jest kierowana i rozprzestrzenia się na krawędziach przeszkody.

Dyfrakcja światła wskaźnika laserowego z powodu otworu kwadratowego i prognozowanego wzoru dyfrakcji na ekranie. Źródło: f. Zapata.

Górna postać pokazuje bardzo szczególny wzór wyraźnych i ciemnych obszarów na przemian. Jest wytwarzany przez światło wskaźnika laserowego (długość fali 650 nm) podczas przechodzenia przez kwadratowy gniazdo 0,1 mm x 0,1 mm i jest rzutowany na ekranie. 

To zjawisko tworzenia wzorców obserwuje się również w falach dźwiękowych i falach na powierzchni wody, a także w falach radiowych i xach. Dlatego wiemy, że jest to zjawisko wyróżniające się.

[TOC]

Opis zjawiska dyfrakcji

W pakiecie światła monochromatycznego (które zawiera pojedynczą długość fali), taka jak światło laserowe, dyfrakcja Luminous Beam incydent na przeszkodzie tworzy wzór światła i ciemnych pasm podczas wyświetlania na ekranie.

Do dyspozycji światła i ciemnych obszarów, które nazywa się Wzór dyfrakcji.

Zasada Fresnela - Huygens

Dyfrakcja falowa w sposób huygens i fresnela

Dyfrakcja jest wyjaśniona klasycznie, zgodnie z Zasada Fresnela - Huygens.

Pochodzi z superpozycji fal sferycznych emanujących z krawędzi przeszkody i z innych punktów frontu falowego, który graniczy z krawędziami, tak że nastąpiła zakłócenia między falami z tego zestawu źródeł wtórnych. 

Może ci służyć: przepływ objętościowy

Gdy dwie lub więcej fal pokrywa się w tym samym miejscu przestrzeni, występują zakłócenia między nimi. Może się to zdarzyć, że ich odpowiednie amplitudy są dodawane lub odejmowane, po czym każda z nich podąża.

Wszystko zależy od tego, czy fale pokrywają się w fazie. Jeśli tak, amplitudy są dodawane.

Właśnie dlatego wzór dyfrakcji oświetlił i ciemne obszary. 

W przeciwieństwie do zjawiska zakłóceń świetlnych, w którym liczba źródeł fali wynosi dwa lub trzy, w przypadku dyfrakcji liczba wtórnych źródeł fal sferycznych jest bardzo duża i ma tendencję do tworzenia kontinuum z Fuentes. 

Odfinansowana interferencja dyfrakcji jest bardziej godna uwagi, jeśli źródło ma pojedynczą długość fali i wszystkie fotony tworzące wiązkę światła są w fazie, podobnie jak przypadek światła z lasera.

Zastosowania dyfrakcji lekkiej

Wykrywanie awarii lub złamania powierzchniowe

cętkowana interferometria Jest to jedno z praktycznych zastosowań zjawiska dyfrakcji świetlnej.

Gdy powierzchnia jest oświetlona światłem laserowym, fala światła.

Istnieje wzór dyfrakcyjny z cętkowanym wyglądem (Łata w języku angielskim), który podaje informacje z powierzchni, z której przychodzą odbite fotony.

Może ci służyć: Otwarty obwód

W ten sposób awarie lub złamania można wykryć w kawałku, co nie byłoby widoczne dla nagiego oka.

Ulepszenie zdjęć fotograficznych

Znajomość wzorców dyfrakcyjnych obecnych w obrazach fotograficznych lub cyfrowych obiektów astronomicznych: gwiazdy lub asteroidy, służy do poprawy rozdzielczości obrazów astronomicznych.

Technika polega na zebraniu dużej liczby obrazów tego samego obiektu, które są indywidualnie o niewielkiej definicji lub jasności.

Następnie, gdy są przetwarzane obliczeniowo i wyodrębniają szum z dyfrakcji, powodują one obraz większej rozdzielczości.

W ten sposób możliwe jest pokazanie szczegółów, które były używane wcześniej w oryginałach, dokładnie ze względu na dyfrakcję świetlną.

Dzienne przykłady dyfrakcji

Dyfrakcja jest zjawiskiem, które z pewnością prawie wszyscy obserwowali, ale nie zawsze właściwie identyfikujemy jego pochodzenie. Tutaj mamy kilka przykładów:

Tęcza

Tęcza jest głównie spowodowana nakładaniem się fal refrakcyjnych i odbijanych w cienkich kroplach wody.

Tworzą bardzo duży zestaw wtórnych źródeł świetlnych, których fale zakłócają kolorowy wzór tęczy, który podziwiamy po deszczu.

Kolory CD

Światło, które odbija CD lub DVD, również tworzy uderzające kolorowe wzory. Mają swoje pochodzenie w zjawisku dyfrakcji światła odbijanego przez rowki podlilitarne, które tworzą wskazówki.

Hologramy

Hologram, który zwykle pojawia się na kartach kredytowych i produktach marki, tworzy trójwymiarowy obraz.

Jest to spowodowane superpozycją fal z niezliczonych drukowanych punktów odruchowych. Takie punkty nie są losowo rozmieszczone, ale zostały utworzone przez wzór dyfrakcyjny oryginalnego obiektu, który był oświetlony światłem laserowym, a później wygrawerowane na płytce fotograficznej.

Może ci służyć: Graff Van Generator: Partie, jak to działa, aplikacje

Aureole wokół świetlistych ciał

Lumowinowe halessy lub wiry Soline, ponieważ są również znane, są tworzone przez dyfrakcję światła przez cząstki lub kryształy obecne w górnej atmosferze. Źródło: Pixabay.

Czasami widać grad lub pierścienie wokół słońca lub księżyca.

Powstają one, ponieważ światło z tych ciał niebieskich odbija się lub jest odbijane w niezliczonej ilości cząstek lub kryształów utworzonych w górnej atmosferze.

Z kolei działają jako źródła wtórne, a ich superpozycja powoduje wzór dyfrakcji, który tworzy halo niebiańskie.

Kolory bąbelków mydlanych

Opalizowanie niektórych powierzchni, takich jak bąbelki mydlane lub półprzezroczyste skrzydła niektórych owadów, wyjaśniono dyfrakcją lekką. Na tych powierzchniach obserwowane tony i kolory światła różnią się w zależności od kąta obserwacji.

Fotony odbijane w cienkich półprzezroczystych warstwach stanowią duży zestaw świetlistych źródeł, które zakłócają konstruktywnie lub destrukcyjnie.

W ten sposób tworzą wzory odpowiadające różnym długościom lub kolorom fali, z których składa się oryginalne światło źródłowe. 

Tak, że obserwowane są tylko długości fali z niektórych trajektorii: od odzwierciedlonych punktów, do oka obserwatora i mają całą różnicę w długościach fali.

Długości fali, które nie spełniają tego wymogu, są anulowane i nie można ich zaobserwować.

Bibliografia

1. Bauer, w. 2011. Fizyka inżynierii i nauki. Tom 1. MC Graw Hill.
2. Figueroa, zm. (2005). Seria: Fizyka nauk i inżynierii. Tom 7. Fale i fizyka kwantowa. Pod redakcją Douglas Figueroa (USB).
3. Giancoli, zm.  2006. Fizyka: zasady z aplikacjami. 6th. Ed Prentice Hall.
4. Serway, r., Jewett, J. (2008). Fizyka nauk i inżynierii. Tom 1. 7th. Wyd. Cengage Learning.
5. Tipler, str. (2006). Fizyka nauk i technologii. Ed. Tom 1. Redakcja Reverted.
6. Wikipedia. Dyfrakcja. Odzyskane z: jest.Wikipedia.org.