De ljuddiffraktion är namnet på förvrängningen av en ljusstråle när den träffar ett litet föremål eller en liten öppning i en skärm. Det var den italienska Francesco Maria Grimaldi som gav detta fenomen diffraktion och den första som studerade det 1665.
När objektet eller slitsen som fångar upp ljusstrålen är i storleksordningen tiondelar av en millimeter eller mindre är den gjutna skuggan inte korrekt. Snarare diffunderar det kring vad som ska vara dess geometriska skugga. Detta beror på att ljusstrålen avböjs och sprids runt hindren..
Bilden ovan visar ett mycket speciellt mönster av alternerande ljusa och mörka områden. Produceras av ljus från en laserpekare (våglängd 650 nm) som passerar genom en 0,1 mm x 0,1 mm fyrkantig plats och projiceras på en skärm.
Detta mönsterbildningsfenomen observeras också i ljudvågor och vågor på vattenytan, såväl som i radiovågor och röntgenstrålar, det är därför vi vet att det är ett mycket vågliknande fenomen..
Artikelindex
I en monokromatisk ljusstråle (som innehåller en enda våglängd) såsom laserljus, bildar diffraktionen av den infallande ljusstrålen på hindret ett mönster av ljus och mörka band när det projiceras på en skärm.
Detta arrangemang av ljusa och mörka områden kallas diffraktionsmönster.
Diffraktion förklaras på ett klassiskt sätt, enligt Fresnel-Huygens-principen.
Det kommer från superpositionen av de sfäriska vågorna som kommer från hinderkanten och från de andra punkterna på vågfronten som gränsar till kanterna, på ett sådant sätt att en störning uppstår mellan vågorna från denna uppsättning sekundära källor.
När två eller flera vågor sammanfaller på samma plats i rymden inträffar störningar mellan dem. Det kan då hända att deras respektive amplituder läggs till eller subtraheras, varefter var och en går sin egen väg..
Allt beror på om vågorna sammanfaller i fas. Om så är fallet ökar amplituden medan amplituden minskar eller avbryts på de ställen där vågorna är ur fas eller i motfas..
Det är därför diffraktionsmönstret har ljusa och mörka områden..
Till skillnad från fenomenet med ljusstörningar, där antalet vågkällor är två eller tre, i fallet med diffraktion är antalet sekundära källor för sfäriska vågor mycket stort och tenderar att bilda en kontinuerlig källa..
Våginterferens vid diffraktion är mer märkbar om källan har en enda våglängd och alla fotoner som utgör ljusstrålen är i fas, vilket är fallet med ljus från en laser..
De stänkinterferometri är en av de praktiska tillämpningarna av fenomenet ljusdiffraktion.
När en yta belyses med laserljus är vågfronterna för ljuset som reflekteras från ytan i fas, men blir ur fas efter att ha rest vägen till plattan eller skärmen där bilden spelas in..
Där produceras ett fläckigt diffraktionsmönster (fläck på engelska), som ger information om ytan från vilken de reflekterade fotonerna kommer.
På detta sätt kan brister eller frakturer upptäckas i en del, som knappast skulle vara synlig för blotta ögat..
Kunskap om diffraktionsmönstren som finns i fotografiska eller digitala bilder av astronomiska föremål: stjärnor eller asteroider, hjälper till att förbättra upplösningen av astronomiska bilder.
Tekniken består i att samla in ett stort antal bilder av samma objekt som individuellt har låg definition eller ljusstyrka..
Sedan, när de bearbetas beräkningsmässigt och extraherar bruset från diffraktion, resulterar de i en bild med högre upplösning.
Så här är det möjligt att visa detaljer som tidigare maskerades i originalen, just på grund av ljuddiffraktion..
Diffraktion är ett fenomen som nästan alla av oss säkert observerar, men vi identifierar inte alltid dess ursprung korrekt. Här är några exempel:
Regnbågen orsakas främst av superpositionen av de bryta och reflekterade vågorna i de fina vattendropparna.
De utgör en mycket stor uppsättning sekundära ljuskällor, vars vågor stör och bildar det färgglada regnbågsmönstret som vi beundrar så mycket efter regnet..
Ljus som studsar från en CD eller DVD bildar också slående färgglada mönster. De har sitt ursprung i fenomenet diffraktion av ljuset som reflekteras av sub-millimeter spår som utgör spåren.
Hologrammet som ofta visas på kreditkort och märkesvaror bildar en tredimensionell bild.
Det beror på vågorna som kommer från de otaliga tryckta reflekterande punkterna. Dessa punkter fördelas inte slumpmässigt utan bildades av diffraktionsmönstret för det ursprungliga objektet, som belystes med laserljus och senare graverades på en fotografisk platta..
Ibland kan du se glorier eller ringar runt solen eller månen.
De bildas tack vare det faktum att ljuset från dessa himmelkroppar studsar eller reflekteras i en oräknelig mängd partiklar eller kristaller som bildas i den övre atmosfären..
De fungerar i sin tur som sekundära källor och deras superposition ger upphov till diffraktionsmönstret som bildar den himmelska gloria..
Iridescensen hos vissa ytor, såsom såpbubblor, eller de genomskinliga vingarna hos vissa insekter, förklaras av ljuddiffraktion. På dessa ytor varierar observerade toner och färger beroende på observationsvinkeln..
Fotonerna som reflekteras i de tunna halvtransparenta skikten utgör en stor uppsättning ljuskällor som stör konstruktivt eller destruktivt.
Således bildar de mönster som motsvarar de olika våglängderna eller färgerna, som ljuset från den ursprungliga källan består av..
Således observeras endast våglängderna som kommer från vissa banor: de som går från de reflekterade punkterna till observatörens öga och som har en heltal skillnad i våglängder..
Våglängder som inte uppfyller detta krav avbryts och kan inte observeras.
Ingen har kommenterat den här artikeln än.