Vågdiffraktion och exempel

De Vågdiffraktion Det är avvikelsen i den riktning som vågorna sprids när de hittar något hinder, som kan vara ett fast föremål eller ett gap. Genom att påverka hindret snedvrider vågen och omger den. Men för att effekten ska uppskattas är det nödvändigt att hinderets storlek är jämförbar med våglängden.

Fenomenet vågdiffraktion förklaras enligt Huygens -principen, upptäckt av den nederländska fysikern Christian Huygens 1678. Den säger att när störningen når ett medium uppför sig varje punkt som en emitter av nya vågor, med lika hastighet och frekvens som originalet.

Figuren visar diffraktionen av en platt vågfront i två fall: a) Öppningen är större än våglängden (vänster) och vågfronten korsar den utan att deformeras knappt och b) våglängden och våglängden och öppningen är jämförbar, vågfronten är vikta och blir en sfärisk front. Källa: Wikimedia Commons.

På detta sätt finns det kontinuerligt en ny vågfront, som kan visualiseras genom att rita kuvertet för varje sekundär våg som utfärdas.

Naturligtvis har denna vågfront oändliga punkter, men just i stället för hindret finns det en enda vågfront som fungerar som en emitter, vilket gör det möjligt för vågen.

[TOC]

Exempel på diffraktion

Diffraktion är ett karakteristiskt fenomen av alla vågor, inklusive ljus och akustiska vågor. Om en jetpartiklar utlöses till en skärm försedd med öppningar, uppför sig jet inte på samma sätt som en våg skulle göras som ljus, till exempel, eftersom flödet av partiklar inte deformeras för att böjas genom hindret eller Öppnar arkiverad, men skulle fortsätta i en rak linje.

Det kan tjäna dig: Transmittance: Vad är, molekylär energidiagram och träning

Den första som upplevde och dokumenterade fenomenet med diffraktion av ljus var den italienska forskaren och prästen Francesco María Grimaldi (1618-1663), och även som gav honom sitt namn.

Projekt solljus i ett mörkt rum

Som Grimaldi gjorde kan det verifieras att att göra solljuset att passera inuti ett mörkt rum och projicera det på väggen genom en kartong försedd med ett litet hål eller en plats, är ljusfläcken större än större än det förväntade.

Det kan också ses att kanterna inte är tydliga och även om det inte är så enkelt att observera, har stränderna i skuggan ett diffus randmönster. Men om monokromatiskt ljus används, till exempel det som kommer från en laser, finns det ett mer markerat randmönster.

Diffraktionen av ljuset är inte lika tydligt som ljudet eller det för havets vågor, eftersom det för att det ska uppstå är det nödvändigt att hindret eller öppningen har en längd som är jämförbar med våglängden. Det synliga ljuset har våglängder mellan 400-700 nanometer (1 nanometer = 10^-9 meter).

Därför, ju närmare slitsen genom vilken ljuset som projiceras på väggen eller skärmen är gjord, är det mer uppenbart att det inte finns någon plötslig förändring mellan det upplysta och det mörka området.

Det elektroniska mikroskopet

Elektroniskt mikroskop i ett histologilaboratorium

Ljusdiffraktion är en begränsning för optiskt mikroskop. När ett objekt är mindre än ljusets våglängd finns det inget sätt att se det, eftersom diffraktionen helt suddar på objektets bild.

Kan tjäna dig: Mikroskopisk skala: Egenskaper, grevepartiklar, exempel

Det är därför forskare använder elektroner för att belysa mycket små strukturer, eftersom våglängden för en elektronstråle är mindre än ljuset. Det händer att elektroner har en dubbel natur och kan bete sig som vågor.

Diffraktion av havets vågor

Diffraktionen av havets vågor observeras tydligt när du passerar mellan klipporna i Blue Lagoon, Wales, sydväst om Storbritannien. Källa: Wikimedia Commons.

Diffraktionen av havsvågorna ses tydligt runt klipporna och de små öarna, särskilt när avståndet mellan dessa stenar är mycket lik den våglängden som vågorna har.

Röntgendiffraktion

Diffraktion förekommer inte bara med synligt ljus, utan också med resten av det elektromagnetiska spektrumet. När du interponerar en kristallin struktur före en röntgenstråle producerar diffraktionen de upplever ett mönster som beror på den strukturen.

Denna diffraktion beror på interaktionen mellan x -strålar och de yttre elektronerna i glasatomerna.

Djurkommunikation

Många djur kommunicerar med varandra avgivande ljud som på grund av deras låga frekvens är ohörliga för människor. Det hörbara utbudet av människor är mycket brett och svänger mellan 20 och 20.000 Hz, men djur som den afrikanska elefanten kan avge ljud med frekvenser under 20 Hz.

Fenomenet hjälper dem att kommunicera genom de enorma afrikanska savannorna, eftersom ju lägre frekvensen, desto mer akustiska vågor är diffract. När dessa hittar stenar, träd och buskar återspeglas en del i hindret och den andra utvidgar hindret och fyller omedelbart mediet i sin väg.

Du kan tjäna dig: Newtons tredje lag: applikationer, experiment och övningar

Detta hjälper förpackningsmedlemmarna lätt att vara belägna för varandra.

Men inte bara pachiderms använder sig av denna sunda egenskap, utan också noshörning, giraffer och krokodiler kan använda lågfrekvensljud. Till och med bruset från tigrarna innehåller låga frekvenser, som enligt experter bidrar till att förlamas dammen.

Dimma

De är högtalare som tjänar till att vägleda fartyg i områden där dimma förhindrar god sikt. På samma sätt har fartygen dessa talare för att varna för sin närvaro och därmed undvika olyckor.

Dimmahögtalare avger ljud med låg frekvens, det vill säga allvarliga anteckningar, eftersom som förklarats ovan, låg frekvensljud är diffraktiga mer än högfrekvens och reser också större avstånd.

Det senare beror på att dämpningen av ljudvågen är lägre, desto lägre är frekvensen. Av den anledningen går de akuta ljuden snabbare än de allvarliga, en annan anledning till att elefanterna använder mycket låg frekvensljud för att kommunicera.

Radio am Vs. Fm

Ring om en AM- och FM -radiospelare

Radiovågor kan uppleva diffraktion på grund av hinder som kullar, berg och stora byggnader. AM-bandet har långa våglängder (180-550 meter) jämfört med de hinder som vanligtvis finns.

Det är därför de lättare diffrakterar än FM, vars våglängd kan vara bara ett par meter. Dessa avviker inte så bra när de stöter på byggnader, vilket gör det svårt att ta emot i vissa områden.

Referenser

1. Bauer, w. 2011. Fysik för teknik och vetenskap. 1 och 2 volymer. MC Graw Hill.
2. Gränslös fysik. Diffraktion. Återhämtat sig från: kurser.Lumenarning.com.
3. Giancoli, D.  2006. Fysik: Principer med applikationer. Sjätte. Ed Prentice Hall.
4. Hewitt, Paul. 2012. Konceptuell fysisk vetenskap. Femte. Ed. Pearson.
5. Rex, a. 2011. Fysikens grunder. Pearson.
6. Sears, Zemansky. 2016. Universitetsfysik med modern fysik. 14th. Ed. Volym 1-2. Pearson.
7. Serway, R., Jewett, J. 2008. Fysik för vetenskap och teknik. Volym 1-2. 7th. Ed. Cengage Learning.