Difrakce světla: často kladené otázky

Světlo bylo vždy tajemné a přitažlivé pro člověka. On byl spojován s vyššími silami. Světlo dalo život - a lidé to pochopili od nejstarších časů. Důkazem toho jsou kulty světelného zdroje - Slunce. Proto všechny jevy, které člověk nemohl vysvětlit na základě znalostí, které byly k dispozici, ho obrovsky zaujaly. Jedním z těch jevů, které pozorný člověk obvykle zaznamenává, je difrakce světla. Co to je?

Jev může být viděn osobně, jestli mi chybí paprsek světla skrz úzký otvor a dívat se na místě světla, který prošel přes něj. Uvidíme, že kolem hranice - střídáme tmavé a světlé pruhy. Proč vidíme takový obrázek?

Skutečnost spočívá v tom, že vlny v některých bodech se navzájem zintenzivňují, a někteří naopak jsou v protifázi, a proto se navzájem uhasí. Konkrétní geometrické parametry výsledného vzoru závisejí na vlnové délky (proto pro vlny červeného a zeleného světla bude rozdílný difrakční vzor) a průměr světelného paprsku. Stává se válcovitým kuželovitým tvarem. Toto je difrakce světla. A fenomén samotné vlnové interakce se nazývá rušení. Tento jev vznikl v 19. století. Rušení a difrakce světla jsou jevy, které jsou nejčastěji popsány v učebnicích fyziky.

Jaké je praktické využití tohoto fyzikálního jevu? Jeho vzít v úvahu při vytváření optických zařízení (kamery, mikroskopy, dalekohledy), protože všechny mají objektiv, který omezuje jeho okraj světelného paprsku.

Rozlišujte mezi difrakcí v blízké zóně (bod, ve kterém se určitý paprsek dostává blíže k překážce). Tento jev se nazývá Fresnelova difrakce. Pokud se však difrakce vyskytuje v daleké zóně (interakční paprsky jsou téměř paralelní), fyzik ji volá difrakce Fraunhoferu. Má zvláštní vlastnost: jestliže je otvor dostatečně velký, difrakce zůstane neviditelná.

Také v učebnici fyziky se setkáváme s termínem difrakční mřížka. Co to je? Optické zařízení, což je průhledná nebo odrazná deska s aplikovanými rovnoběžnými zdvihy. Když to projde bílé světlo, vidíme rozdělení světla na spektrum. Ano, mřížka se namaluje v barvách duhy. Prism dává pouze jedno spektrum a mřížku - nemnoho. Není to jeden, protože světlo je rozdělena do svazků, vytvořených v různých pásmech, a čím delší je spektra, tím větší je záření úhel odchylky od původního směru.

Můžete však projít roštem nejen bílé světlo. A také světlo prošlo nějakou hmotou. Tento postup se nazývá spektrální analýza a umožňuje určit složení studovaných vzorků. Jakými paprsky byly po procházení difrakční mřížkou ponechány, je možné zjistit, s čím se výzkumník zabývá.

A viděl jste také difrakční mřížku, přesně jste to viděli. Pochybuji? Když jste naposledy drželi disk pro váš počítač. A hrál krásně se všemi barvami duhy. Pozorovali jste, aniž byste o tom věděli, fenomén difrakce světla. Oblast na disku, na kterém jsou data jsou mikroskopické kopečky (takže pohon je tak citlivé na poškození), a záznam se provádí v kruhu, takže laserový disk povrch - pevná mřížka.

Zvažme však fenomén difrakce. A zjistěte, jaká je difrakce světla, pokud to vysvětlíme prostým jazykem. Takže, když paprsky setkat nepropustnou bariéru, světelné paprsky procházející v blízkosti samém okraji ní něco nedaří, vlny, jako kdyby ohýbat kolem překážek potkají na silnici. Díky tomuto procesu se vlna dokáže zcela ohýbat kolem objektů, které nejsou větší než její délka.

Hodně štěstí při studiu fyziky!