W tym artykule omówimy różne właściwości falowe dyfrakcji ze szczegółowymi faktami i przykładami.
Poniżej znajduje się lista falowych właściwości dyfrakcji, które zobaczymy w temacie:-
1. Wielkość dyfrakcji zależy od amplitudy fali
Jeśli amplituda fali jest większa niż rozmiar otworu, wówczas fala ugnie się bardziej, aby przejść przez otwór, a zatem fala będzie bardziej uginać się.
Długość szczeliny jest większa niż amplituda fali skupionej przez szczelinę, wtedy fala z łatwością przeniknie bez dyfrakcji.
2. Im mniejszy rozmiar otworu, tym większa będzie widoczna dyfrakcja
Jeśli rozmiar otworu jest większy, łatwo będzie przeniknąć światło, a co za tym idzie, nie będzie widać dyfrakcji światła.
Jeśli wiązka o długości fali λ przechodzi przez szczelinę o długości „2d”, gdzie amplituda fali przechodzącej przez szczelinę jest prawie równa długości tej szczeliny, wówczas fala ugnie się mniej, aby przebić się przez szczelinę, jak pokazano na poniższym rysunku.
Jeśli zmniejszymy długość otworu szczeliny do połowy, czyli „d”, to teraz fala świetlna będzie się bardziej uginać, aby przejść przez szczelinę.
Z tego powodu dyfrakcja widzianej fali świetlnej będzie większa. W miarę zmniejszania rozmiaru szczeliny, będzie obserwowane coraz więcej wygięć fal świetlnych, a co za tym idzie, widoczne będzie więcej dyfrakcji.
Czytaj więcej na Odbicie a dyfrakcja: analiza porównawcza.
3. Fale świetlne uginające się od otworów tworzą wzory interferencyjne
W przypadku, gdy istnieje więcej niż jeden otwór, przez który mogą przechodzić fale świetlne, prążki fal będą się wzajemnie zakłócać, tworząc różne wzory, takie jak pokazany poniżej.
Kredytowych Image: Pixabay
Fale interferujące ze sobą tworzą różne wzory w zależności od rozmiaru szczeliny, liczby szczelin, przez które fale mogą się przemieszczać, dyfrakcji światła i długości fali wiązki.
4. Fala ugina się wokół krawędzi przeszkód na dyfrakcji
Gdy długość fali jest porównywalnie równa wymiarowi przegrody, na którą pada, fala ugina się w kierunku wszystkich krawędzi przegrody i widzimy dyfrakcję światła.
Jeśli długość fali jest mniejsza w porównaniu z wymiarami przeszkód, to fala świetlna nie będzie zaginać się w kierunku krawędzi i nie będzie obserwowana dyfrakcja.
Jeśli zauważyłeś, nawet jeśli w sali w jednym rogu jest tylko jeden głośnik, cała publiczność jest w stanie usłyszeć wzmocniony dźwięk z głośnika. Wynika to z dyfrakcji fali dźwiękowej. Fale dźwiękowe uginają się, gdy napotykają każdy mały przedmiot w korytarzu i gdy uderzają w ściany hali, a nawet rozprzestrzeniają się na zewnątrz hali, uginając się od otworu hali jak drzwi i okna.
Ponieważ światło zagina się w kierunku krawędzi obiektów, możemy zobaczyć jasne krawędzie obiektów półprzezroczystych lub nieprzezroczystych.
Czytaj więcej na 9+ Przykłady dyfrakcji światła: szczegółowe wglądy i fakty.
5. Im większy jest kąt dyfrakcji, jeśli długość fali jest krótsza
Dyfrakcja fali jest regulowana równaniem
Sinθ = nλ/d
Gdzie θ jest kątem dyfrakcji
λ to długość fali
D to szerokość otworu
Stąd kąt dyfrakcji θ jest równy
θ = grzech-1nλ/d
Z powyższego równania, możemy powiedzieć, że wraz ze wzrostem długości fali wiązki kąt dyfrakcji odpowiednio się zmniejsza.
Czytaj więcej na Czy długość fali wpływa na dyfrakcję: jak, dlaczego, kiedy, szczegółowe fakty?.
6. Minima fali nie są idealnie ciemne na dyfrakcji
Minima fali to ciemna obwódka utworzona na ekranie. Intensywność fali świetlnej przy minimach jest bardzo niska w porównaniu z maksimami obrazu dyfrakcyjnego.
Minima nie są idealnie ciemne w porównaniu z minimami utworzonymi przez wzór interferencyjny, który jest całkowicie ciemny.
7. Wszystkie maksima nie mają tej samej intensywności
Intensywność maksimów w środku wzoru utworzonego na ekranie w wyniku dyfrakcji jest maksimum i maleje w miarę jak przesuwamy się w lewo iw prawo od środka.
Wynika to z fakt, że intensywność światła maleje wraz ze wzrostem odległości od źródła. Odległość między źródłem a środkiem ekranu, na której otrzymujemy jasną obwódkę, jest najkrótszą odległością, jaką możemy mieć między źródłem a ekranem i rośnie równomiernie wraz ze wzrostem odległości od środka.
Czytaj więcej na Dyfrakcja a dyspersja: analiza porównawcza.
8. Prążki dyfrakcyjne nie są równomiernie rozmieszczone
Odległość między prążkami jest większa w środku wzoru dyfrakcyjnego utworzonego na ekranie i zmniejsza się w miarę oddalania się od środka.
Natężenie światła jest największe w środku, a szerokość frędzli jest większa w porównaniu z kolejnymi frędzlami. Szerokość prążków zmniejsza się na kolejnych prążkach, a zatem odstęp prążków sukcesywnie się zmniejsza.
Czytaj więcej na Czy częstotliwość wpływa na dyfrakcję: jak i szczegółowe fakty.
Często Zadawane Pytania
Co to jest dyfrakcja?
Kąt, pod którym ugina się wiązka światła, zależy od długości fali światła.
Jeżeli fala propagująca się w ośrodku natrafi na przeszkodę lub otwór, to ugnie się i przejdzie lub zmieni kierunek propagacji, zjawisko to nazywamy dyfrakcją.
Jakie są przykłady dyfrakcji fal?
Istnieją różne przykłady dyfrakcji które spotykamy w naturze.
Przykładami są fale rozchodzące się po oceanie, rozpraszanie światła przez małe szczeliny, dźwięk rozchodzący się po rogach pomieszczenia, a nawet na zewnątrz itp.
Czym różni się interferencja od dyfrakcji?
Dyfrakcja może wystąpić tylko przez jedną falę, podczas gdy do wytworzenia wzoru interferencyjnego wymagane są co najmniej dwie fale.
Minima powstałe w wyniku interferencji są idealnie ciemne, prążki mają jednakową intensywność i są równomiernie rozmieszczone; tak nie jest w przypadku wzoru dyfrakcyjnego.
Jakie jest centralne maksimum w przypadku dyfrakcji?
Centralne maksimum leży w środku obrazu dyfrakcyjnego.
Natężenie światła jest maksymalne w środku, ponieważ odległość między źródłem a ekranem jest minimalna, stąd nazywa się to maksimum centralnym.
Gdzie jest maksymalna szerokość prążków we wzorze dyfrakcyjnym?
Jest to przerwa między ciemnymi i jasnymi prążkami obrazu dyfrakcyjnego utworzonego na ekranie.
Szerokość prążków jest maksymalna w środku obrazu dyfrakcyjnego i maleje wraz z natężeniem światła w kierunku obu stron poziomo.
Przeczytaj także:
- Czy fale dźwiękowe mogą się odbijać?
- Fala poprzeczna a fala podłużna
- Jak znaleźć energię fotonu na podstawie długości fali
- Przykłady fal elektromagnetycznych
- Dlaczego światło wykazuje zarówno cechy falowe, jak i cząsteczkowe?
- Jak znaleźć energię przy danej długości fali
- Jak obliczyć energię fotonu na podstawie jego długości fali
- Rodzaje fal elektromagnetycznych
- Jak znaleźć amplitudę fali
- Jak znaleźć częstotliwość fali
Cześć, jestem Akshita Mapari. Zrobiłem mgr. w fizyce. Pracowałem przy projektach takich jak Modelowanie numeryczne wiatrów i fal podczas cyklonu, Fizyka zabawek i zmechanizowanych maszyn dreszczowych w parkach rozrywki w oparciu o mechanikę klasyczną. Ukończyłem kurs na Arduino i zrealizowałem kilka mini projektów na Arduino UNO. Zawsze lubię odkrywać nowe obszary w dziedzinie nauki. Osobiście uważam, że nauka jest bardziej entuzjastyczna, gdy uczy się ją kreatywnie. Poza tym lubię czytać, podróżować, brzdąkać na gitarze, identyfikować skały i warstwy, fotografować i grać w szachy.