Lysdiffraksjonsbeskrivelse, applikasjoner, eksempler

De Lysdiffraksjon Det er navnet som mottar forvrengning av en lysstråle når den påvirker en liten gjenstand eller en liten åpning på en skjerm. Det var den italienske Francesco Maria Grimaldi som ga navnet diffraksjon til dette fenomenet og den første som studerte det i 1665.

Når objektet eller sporet som avskjærer lysstrålen er i størrelsesorden tideler av millimeter eller mindre, er den anslåtte skyggen ikke nøyaktig. Snarere sprer det seg rundt det som skal være dens geometriske skygge. Det er fordi lysstrålen er avledet og sprer seg i kantene av hindringen.

Diffraksjon av lyset fra en laserpeker på grunn av en firkantet åpning og det projiserte diffraksjonsmønsteret på en skjerm. Kilde: f. Zapata.

Den øvre figuren viser et veldig spesielt mønster av klare og mørke områder som veksler. Den produseres av lyset fra en laserpeker (bølgelengde 650 nm) når du passerer gjennom et firkantet spor på 0,1 mm x 0,1 mm og er projisert på en skjerm. 

Dette mønsterdannelsesfenomenet blir også observert i lydbølger og bølger på overflaten av vannet, så vel som i radiobølger og x -strål. Derfor vet vi at det er et utmerket bølgende fenomen.

[TOC]

Beskrivelse av diffraksjonsfenomenet

I et knippe monokromatisk lys (som inneholder en enkelt bølgelengde) som laserlys, danner diffraksjonen av den lysende bjelkehendelsen på hindringen et mønster av lyse og mørke bånd når du projiserer på en skjerm.

Til denne disposisjonen av lys og mørke områder kalles det Diffraksjonsmønster.

Fresnel -prinsippet - Huygens

Bølgediffraksjon på samme måte huygens og fresnel

Diffraksjon forklares klassisk, ifølge Fresnel -prinsippet - Huygens.

Det kommer fra superposisjonen av de sfæriske bølgene som stammer fra kanten av hindringen og fra de andre punktene i bølgefronten som grenser til kantene, slik at en forstyrrelse mellom bølgene fra dette settet med sekundære kilder oppstår. 

Kan tjene deg: volumetrisk flyt

Når to eller flere bølger sammenfaller på samme romsted, oppstår interferens mellom dem. Det kan skje da at deres respektive amplituder blir lagt til eller trukket fra, hvoretter hver av dem følger.

Alt avhenger av om bølgene sammenfaller i fase. I så fall legges amplituder.

Det er grunnen til at diffraksjonsmønsteret har belyst og mørke områder. 

I motsetning til det lysende interferensfenomenet, der antall bølgekilder er to eller tre, i tilfelle av diffraksjon, er antall sekundære kilder til sfæriske bølger veldig stort og har en tendens til å danne et kontinuum fra Fuentes. 

Den bølgende interferensen i diffraksjon er mer bemerkelsesverdig hvis kilden har en enkelt bølgelengde og alle fotoner som utgjør lysstrålen er i fase, som tilfellet er fra en laser.

Lysdiffraksjonsapplikasjoner

Feildeteksjon eller overflatefrakturer

De flekkete interferometri Det er en av de praktiske anvendelsene av det lysende diffraksjonsfenomenet.

Når en overflate blir opplyst med laserlys, er lysbølgen foran.

Det er et diffraksjonsmønster med flekkete utseende (Flekk på engelsk), som gir informasjon fra overflaten som de reflekterte fotonene kommer.

Kan tjene deg: Åpen krets

På denne måten kan feil eller brudd oppdages i et stykke, noe som neppe vil være synlig for det blotte øye.

Forbedring av fotografiske bilder

Kunnskapen om diffraksjonsmønstrene som er til stede i fotografiske eller digitale bilder av astronomiske objekter: stjerner eller asteroider, tjener til å forbedre oppløsningen av astronomiske bilder.

Teknikken består i å samle et stort antall bilder av samme objekt som er individuelt av liten definisjon eller lysstyrke.

Når de er beregningsmessig behandlet og trekker ut støyen fra diffraksjon, resulterer de i et større oppløsningsbilde.

Dermed er det mulig å vise detaljer som ble brukt før i originalene, på grunn av den lysende diffraksjonen.

Daglige eksempler på diffraksjon

Diffraksjon er et fenomen som sikkert nesten alle av oss observerte, men vi identifiserer ikke alltid opprinnelsen ordentlig. Her har vi noen eksempler:

Regnbue

Regnbuen er hovedsakelig forårsaket av overlappingen av brytning og reflekterte bølger inne i de tynne dråpene av vann.

De utgjør et veldig stort sett med sekundære lysende kilder, hvis bølger forstyrrer det fargerike mønsteret i regnbuen som vi beundrer etter regnet.

CD -farger

Lyset som spretter en CD eller en DVD danner også slående fargerike mønstre. De har sitt opphav i fenomenet diffraksjon av lyset som gjenspeiles av de sub-militære sporene som utgjør ledetrådene.

Hologrammer

Hologrammet som vanligvis vises på kredittkort og merkevareprodukter, danner et tre -dimensjonalt bilde.

Det skyldes superposisjonen av bølger fra de utallige trykte reflekspunktene. Slike punkter er ikke tilfeldig fordelt, men ble dannet av diffraksjonsmønsteret til det opprinnelige objektet, som ble opplyst med laserlys og senere inngravert på en fotografisk plakk.

Det kan tjene deg: Graff Van Generator: Fester, hvordan det fungerer, applikasjoner

Haloer rundt lysende kropper

De lysende halessene eller solinvirvlene, da de også er kjent, dannes ved diffraksjon av lyset av partiklene eller krystaller som er til stede i den øvre atmosfæren. Kilde: Pixabay.

Noen ganger kan du se hagler eller ringer rundt solen eller månen.

De er dannet fordi lyset fra disse himmellegemene spretter eller gjenspeiles i en utallig mengde partikler eller krystaller dannet i den øvre atmosfæren.

De fungerer etter tur som sekundære kilder og superposisjonen deres resulterer i diffraksjonsmønsteret som danner den himmelske glorie.

Farger av såpebobler

Iridescence av noen overflater som såpebobler, eller gjennomskinnelige vinger av noen insekter, forklares med lysdiffraksjon. I disse overflatene varierer tonene og fargene på lyset som er observert avhengig av observasjonsvinkelen.

Fotonene gjenspeiles i de tynne halvtransparente lagene utgjør et stort sett med lysende kilde som forstyrrer konstruktivt eller ødeleggende.

Danner således mønstrene som tilsvarer de forskjellige bølgelengdene eller fargene, hvorav det opprinnelige kildelyset er sammensatt. 

Slik at bare bølgelengder fra visse baner blir observert: de som spenner fra punktene som reflekteres, til observatørens øye og har en hel forskjell i bølgelengder.

Bølgelengdene som ikke oppfyller dette kravet, blir kansellert og kan ikke observeres.

Referanser

1. Bauer, w. 2011. Fysikk for ingeniørfag og vitenskap. Volum 1. Mc Graw Hill.
2. Figueroa, d. (2005). Serier: Fysikk for vitenskap og ingeniørfag. Volum 7. Bølger og kvantefysikk. Redigert av Douglas Figueroa (USB).
3. Giancoli, d.  2006. Fysikk: Prinsipper med applikasjoner. 6. Ed Prentice Hall.
4. Serway, r., Jewett, J. (2008). Fysikk for vitenskap og ingeniørfag. Volum 1. 7. Ed. Cengage Learning.
5. Tipler, s. (2006). Fysikk for vitenskap og teknologi. 5. utg. Volum 1. Redaksjon tilbake.
6. Wikipedia. Diffraksjon. Gjenopprettet fra: er.Wikipedia.org.