Lichtdiffractiebeschrijving, toepassingen, voorbeelden

De Lichte diffractie Het is de naam die de vervorming van een lichtstraal ontvangt wanneer deze een klein object of een kleine opening op een scherm beïnvloedt. Het was de Italiaanse Francesco Maria Grimaldi die de naam diffractie aan dit fenomeen gaf en de eerste die het in 1665 bestudeerde.

Wanneer het object of slot dat de lichtstraal onderschept in de volgorde van tienden van millimeter of minder, is de geprojecteerde schaduw niet nauwkeurig. Het verspreidt zich eerder over wat zijn geometrische schaduw zou moeten zijn. Dat komt omdat de lichtstraal wordt omgeleid en zich aan de randen van het obstakel verspreidt.

Diffractie van het licht van een laserpointer als gevolg van een vierkante opening en het geprojecteerde diffractiepatroon op een scherm. Bron: f. Zapata.

De bovenste figuur toont een zeer specifiek patroon van heldere en donkere gebieden die afwisselen. Het wordt geproduceerd door het licht van een laserpointer (golflengte 650 nm) bij het passeren van een vierkante sleuf van 0,1 mm x 0,1 mm en wordt op een scherm geprojecteerd. 

Dit patroonvormingsfenomeen wordt ook waargenomen in geluidsgolven en golven op het oppervlak van het water, evenals in radiogolven en x -reeks. Daarom weten we dat het een bij uitstek golvend fenomeen is.

[TOC]

Beschrijving van het diffractie -fenomeen

In een bundel van monochromatisch licht (dat een enkele golflengte bevat) zoals laserlicht, vormt de diffractie van de lichtstraal die op het obstakel wordt meegebracht een patroon van lichte en donkere banden bij het projecteren op een scherm.

Onder deze beschikking van lichte en donkere gebieden wordt het genoemd diffractie patroon.

Fresnel Principle - Huygens

Golfdiffractie op de manier van Huygens en Fresnel

Diffractie wordt klassiek uitgelegd, volgens Fresnel Principle - Huygens.

Het komt van de superpositie van de sferische golven die voortkomen uit de rand van het obstakel en uit de andere punten van de golffront die grenst aan de randen, zodat er een interferentie tussen de golven uit deze set secundaire bronnen plaatsvindt. 

Kan u van dienst zijn: volumetrische stroom

Wanneer twee of meer golven samenvallen op dezelfde plaats van ruimte, treedt interferentie tussen hen voor. Het kan dan gebeuren dat hun respectieve amplitudes worden toegevoegd of afgetrokken, waarna elk volgt.

Het hangt allemaal af van de vraag of de golven samenvallen in fase. Als dat zo is, zijn de amplitudes toegevoegd.

Daarom heeft het diffractiepatroon verlichte en donkere gebieden. 

In tegenstelling tot het lichtgevende interferentiefenomeen, waarbij het aantal golfbronnen twee of drie is, is het aantal secundaire bronnen van bolvormige golven in het geval van diffractie erg groot en heeft het aantal continuüm van Fuentes een continuüm. 

De golvende interferentie in diffractie is opmerkelijker als de bron een enkele golflengte heeft en alle fotonen die de lichtstraal vormen in fase zijn, zoals het geval is van licht van een laser.

Lichtdiffractietoepassingen

Faaldetectie of oppervlaktefracturen

De gevlekte interferometrie Het is een van de praktische toepassingen van het lichtgevende diffractie -fenomeen.

Wanneer een oppervlak wordt verlicht met laserlicht, de lichtgolffront.

Er is een diffractiepatroon met gevlekt uiterlijk (Spikkelen in het Engels), die informatie geeft van het oppervlak waaruit de gereflecteerde fotonen komen.

Kan u van dienst zijn: open circuit

Op deze manier kunnen fouten of fracturen in een stuk worden gedetecteerd, dat nauwelijks zichtbaar zou zijn voor het blote oog.

Verbetering van fotografische afbeeldingen

De kennis van de diffractiepatronen die aanwezig zijn in de fotografische of digitale afbeeldingen van astronomische objecten: sterren of asteroïden, dient om de resolutie van astronomische beelden te verbeteren.

De techniek bestaat uit het verzamelen van een groot aantal afbeeldingen van hetzelfde object die individueel zijn van weinig definitie of helderheid.

Wanneer ze dan computationeel verwerkt en de ruis uit diffractie worden geëxtraheerd, resulteren ze in een groter resolutiebeeld.

Het is dus mogelijk om details weer te geven die eerder in de originelen werden gebruikt, precies vanwege de lichtgevende diffractie.

Dagelijkse voorbeelden van diffractie

Diffractie is een fenomeen dat zeker bijna allemaal waargenomen, maar we identificeren de oorsprong ervan niet altijd goed. Hier hebben we enkele voorbeelden:

Regenboog

De regenboog wordt voornamelijk veroorzaakt door de overlap van brekings- en gereflecteerde golven in de dunne druppels water.

Ze vormen een zeer grote reeks secundaire lichtbronnen, waarvan de golven interfereren met het kleurrijke patroon van de regenboog die we na de regen bewonderen.

CD -kleuren

Het licht dat een CD of een dvd stuitert, vormt ook opvallende kleurrijke patronen. Ze hebben hun oorsprong in het fenomeen van de diffractie van het licht gereflecteerd door de sub-militaire groeven die de aanwijzingen vormen.

Hologrammen

Het hologram dat meestal op creditcards en merkproducten verschijnt, vormt een drie -dimensionaal beeld.

Het is te wijten aan de superpositie van golven van de ontelbare gedrukte reflexpunten. Dergelijke punten zijn niet willekeurig verdeeld, maar werden gevormd door het diffractiepatroon van het oorspronkelijke object, dat werd verlicht met laserlicht en later gegraveerd op een fotografische plaque.

Het kan u van dienst zijn: Graff Van Generator: Partijen, hoe het werkt, applicaties

Halo's rond lichtgevende lichamen

De lichtgevende halo's of soline -wervelingen zoals ze ook bekend zijn, worden gevormd door de diffractie van het licht door de deeltjes of kristallen die aanwezig zijn in de bovenste atmosfeer. Bron: Pixabay.

Soms zie je hagel of ringen rond de zon of maan.

Ze worden gevormd omdat het licht van deze hemellichamen stuitert of wordt gereflecteerd in een ontelbare hoeveelheid deeltjes of kristallen gevormd in de bovenste atmosfeer.

Ze fungeren op hun beurt als secundaire bronnen en hun superpositie resulteert in het diffractiepatroon dat de hemelse halo vormt.

Kleuren van zeepbellen

De irisatie van sommige oppervlakken zoals zeepbellen, of doorschijnende vleugels van sommige insecten, wordt verklaard door lichte diffractie. In deze oppervlakken variëren de waargenomen tonen en kleuren van het licht van het licht, afhankelijk van de observatiehoek.

De fotonen die worden weerspiegeld in de dunne semi-transparante lagen vormen een grote set lichtgevende bron die constructief of destructief interfereert.

Vorm dus de patronen die overeenkomen met de verschillende golflengten of kleuren, waarvan het oorspronkelijke bronlicht is samengesteld. 

Zodat alleen golflengten uit bepaalde trajecten worden waargenomen: die variërend van de weerspiegelde punten tot het oog van de waarnemer en hebben een volledig verschil in golflengten.

De golflengten die niet aan deze vereiste voldoen, worden geannuleerd en kunnen niet worden waargenomen.

Referenties

1. Bauer, W. 2011. Fysica voor engineering en wetenschappen. Deel 1. MC Graw Hill.
2. Figueroa, D. (2005). Serie: Physics for Science and Engineering. Deel 7. Golven en kwantumfysica. Uitgegeven door Douglas Figueroa (USB).
3. Giancoli, D.  2006. Fysica: principes met toepassingen. 6e. Ed Prentice Hall.
4. Serway, r., Jewett, J. (2008). Natuurkunde voor wetenschap en engineering. Deel 1. 7e. ED. Cengage leren.
5. Tipler, p. (2006). Natuurkunde voor wetenschap en technologie. 5e ed. Deel 1. Redactioneel teruggekeerd.
6. Wikipedia. Diffractie. Hersteld van: is.Wikipedia.borg.