Lätt diffraktionsbeskrivning, applikationer, exempel

De Ljusdiffraktion Det är namnet som får snedvridningen av en ljusstråle när den påverkar ett litet objekt eller en liten öppning på en skärm. Det var den italienska Francesco Maria Grimaldi som gav namnet på diffraktion till detta fenomen och den första som studerade det 1665.

När objektet eller spåret som avlyssnar ljusstrålen är i storleksordningen på tiondelar millimeter eller mindre, är den projicerade skuggan inte korrekt. Snarare sprids det runt vad som ska vara dess geometriska skugga. Det beror på att ljusstrålen avleds och sprids vid kanterna på hindret.

Diffraktion av ljuset hos en laserpekare på grund av en fyrkantig öppning och dess projicerade diffraktionsmönster på en skärm. Källa: f. Zapata.

Den övre figuren visar ett mycket speciellt mönster av tydliga och mörka områden som växlar. Den produceras av ljuset från en laserpekare (våglängd 650 nm) när du passerar genom en fyrkantig spår av 0,1 mm x 0,1 mm och projiceras på en skärm. 

Detta mönsterbildningsfenomen observeras också i ljudvågor och vågor på vattenytan, liksom i radiovågor och x -strålar. Det är därför vi vet att det är ett framträdande böljande fenomen.

[TOC]

Beskrivning av diffraktionsfenomenet

I ett bunt med monokromatiskt ljus (som innehåller en enda våglängd) såsom laserljus, bildar diffraktionen av den lysande strålhändelsen på hindret ett mönster av ljus och mörka band när man projicerar på en skärm.

Till detta förfogande av ljusa och mörka områden kallas det diffraktionsmönster.

Fresnel -principen - Huygens

Vågdiffraktion på sätt som Huygens och Fresnel

Diffraktion förklaras klassiskt, enligt Fresnel -principen - Huygens.

Det kommer från superpositionen av de sfäriska vågorna som härstammar från kanten av hindret och från de andra punkterna i vågfronten som gränsar till kanterna, så att en störning mellan vågorna från denna uppsättning sekundära källor inträffar. 

Kan tjäna dig: volymetriskt flöde

När två eller flera vågor sammanfaller på samma plats för rymden inträffar störningar mellan dem. Det kan hända då att deras respektive amplituder läggs till eller subtraheras, varefter var och en följer.

Allt beror på om vågorna sammanfaller i fas. Om så är fallet är amplituderna tillägg.

Det är därför diffraktionsmönstret har upplyst och mörka områden. 

Till skillnad från det lysande interferensfenomenet, där antalet vågkällor är två eller tre, i fallet med diffraktion är antalet sekundära källor till sfäriska vågor mycket stort och tenderar att bilda ett kontinuum från Fuentes. 

Den böljande störningen i diffraktion är mer anmärkningsvärd om källan har en enda våglängd och alla fotoner som utgör ljusstrålen är i fas, vilket är fallet med ljus från en laser.

Ljusdiffraktionsapplikationer

Feldetektering eller ytfrakturer

De fläckig interferometri Det är en av de praktiska tillämpningarna av det lysande diffraktionsfenomenet.

När en yta är upplyst med laserljus, är ljusvågens front.

Det finns ett diffraktionsmönster med fläckigt utseende (Fläck på engelska), som ger information från ytan från vilken de reflekterade fotonerna kommer.

Kan tjäna dig: öppen krets

På detta sätt kan misslyckanden eller frakturer upptäckas i ett stycke, vilket knappast skulle vara synligt för det blotta ögat.

Förbättring av fotografiska bilder

Kunskapen om diffraktionsmönstren som finns i de fotografiska eller digitala bilderna av astronomiska föremål: stjärnor eller asteroider tjänar till att förbättra upplösningen av astronomiska bilder.

Tekniken består i att samla in ett stort antal bilder av samma objekt som är individuellt av liten definition eller ljusstyrka.

Sedan, när de beräknas och extraherar bruset från diffraktion, resulterar de i en större upplösningsbild.

Således är det möjligt att visa detaljer som användes tidigare i originalen, just på grund av den lysande diffraktionen.

Dagliga exempel på diffraktion

Diffraktion är ett fenomen som säkert nästan alla observerade, men vi identifierar inte alltid dess ursprung ordentligt. Här har vi några exempel:

Regnbåge

Regnbågen orsakas främst av överlappningen av brytning och reflekterade vågor inuti de tunna dropparna vatten.

De utgör en mycket stor uppsättning sekundära lysande källor, vars vågor stör det färgglada mönstret för regnbågen som vi beundrar efter regnet.

CD -färger

Ljuset som studsar en CD eller en DVD bildar också slående färgglada mönster. De har sitt ursprung i fenomenet med diffraktionen av ljuset som återspeglas av de sub-militära spåren som utgör ledtrådarna.

Hologram

Hologrammet som vanligtvis visas på kreditkort och varumärkesprodukter bildar en tre -dimensionell bild.

Det beror på superpositionen av vågor från de otaliga tryckta reflexpunkterna. Sådana punkter är inte slumpmässigt fördelade, men bildades av diffraktionsmönstret för det ursprungliga objektet, som var upplyst med laserljus och senare graverade på en fotografisk plack.

Det kan tjäna dig: Graff Van Generator: Fester, hur det fungerar, applikationer

Halos runt lysande kroppar

De lysande halesserna eller solin -virvlarna eftersom de också är kända bildas av diffraktionen av ljuset av partiklarna eller kristallerna som finns i den övre atmosfären. Källa: Pixabay.

Ibland kan du se haglar eller ringar runt solen eller månen.

De bildas eftersom ljuset från dessa himmelkroppar studsar eller återspeglas i en otalig mängd partiklar eller kristaller som bildas i den övre atmosfären.

De fungerar i sin tur som sekundära källor och deras superposition resulterar i diffraktionsmönstret som bildar den himmelska halo.

Färger av tvålbubblor

Iridescensen av vissa ytor såsom tvålbubblor, eller genomskinliga vingar av vissa insekter, förklaras av lätt diffraktion. I dessa ytor varierar toner och färger på observerade ljus beroende på observationsvinkeln.

Fotonerna reflekteras i de tunna halvtransparenta skikten utgör en stor uppsättning lysande källa som stör konstruktivt eller destruktivt.

Således bildar mönstren som motsvarar de olika våglängderna eller färgerna, av vilka den ursprungliga källlampan är sammansatt. 

Så att endast våglängder från vissa banor observeras: de som sträcker sig från punkterna reflekterade, till observatörens öga och har en hel skillnad i våglängder.

Våglängderna som inte uppfyller detta krav avbryts och kan inte observeras.

Referenser

1. Bauer, w. 2011. Fysik för teknik och vetenskap. Volym 1. MC Graw Hill.
2. Figueroa, D. (2005). Serie: Physics for Science and Engineering. Volym 7. Vågor och kvantfysik. Redigerad av Douglas Figueroa (USB).
3. Giancoli, D.  2006. Fysik: Principer med applikationer. Sjätte. Ed Prentice Hall.
4. Serway, R., Jewett, J. (2008). Fysik för vetenskap och teknik. Volym 1. 7th. Ed. Cengage Learning.
5. Tipler, s. (2006). Fysik för vetenskap och teknik. 5: e upplagan. Volym 1. Redaktör.
6. Wikipedia. Diffraktion. Återhämtad från: är.Wikipedia.org.