Дифракция света

Дифракция света

1. Практические примеры явления дифракции
2. История изучения явления дифракции
3. Явление дифракции света

Дифракция света – это отклонение светового луча от прямолинейной траектории движения во время столкновения с препятствиями.

Дифракция света 1 – Студенты России

Классическая физика описывает дифракцию как интерференцию волн по принципу Гюйгенса-Френеля. Такая характерная модель поведения имеет место при попадании света на щель или препятствие, по размеру совпадающее с длинной световой волны. Такой эффект имеет место при прохождении волны света сквозь среду, имеющую нестабильный показатель преломления, либо в случае прохождения звуковой волны сквозь среду с нестабильным акустическим импедансом. Явление дифракции может случаться со всеми существующими волнами, такими как звук, свет, ветер, радиоволны, электромагнитные и другие.

Так как на атомном уровне все вещества обладают волновыми свойствами, явление дифракции может происходить в любом веществе и изучается на основе принципов квантовой механики.

Практические примеры явления дифракции

Явление дифракции можно встретить в обычной жизнедеятельности человека. Например, если рассматривать световые волны, то на музыкальных дисках соседние дорожки можно рассмотреть, как дифракционную решетку. Эффект яркого кольца вокруг источника света, например, солнца или луны, тоже является дифракцией света. При падении лазерного луча на оптически неровную поверхность, наблюдается спекл, что тоже представляет собой явление дифракции. Все эти явления происходят из-за того, что свет является волной.

Морские волны рассеиваются, обходя препятствия на своем пути. Волны звука преломляются вокруг препятствий, поэтому мы можем слышать звук от источника, находящегося вне поля зрения, за каким-либо объектом.

История изучения явления дифракции

Сам термин «дифракция» ввел в оборот мыслитель Гримальди Франческо Мария, который был первым, кто обратил внимание на это явление и начал его изучать. Результаты его исследований опубликовали в 1665 году после его смерти. В 1803 году Томасом Юнгом был проведен серьезный эксперимент, которым он продемонстрировал интерференцию света, проходящего сквозь две близлежащих щели. Он объяснил свои результаты при помощи интерференции волн, что исходят от двух разных щелей, тем самым доказал волновую природу света. Френель провел более точные опыты и расчеты явления дифракции в 1815 году. Теория Френеля базируется на определении света, разработанном Христианом Гюйгенсом, он дополнил ее теорией об интерференции вторичных волн. Френель подтвердил свое суждение экспериментально, тем самым подтвердив еще раз волновую природу света. На сегодняшний день его теория именуется принципом Гюйгенса-Френеля.

Явление дифракции света

Если рассмотреть длинную очень узкую щель, на которую падает свет, то будет наблюдаться явление преломления световой волны в ряд круговых волн с волновым фронтом, что выходят с обратной стороны щели и представляют собой цилиндрическую волну с однородной интенсивностью. Если ширина щели больше длины волны, на выходе из щели будет иметь место интерференция. Это объясняется тем, что щель как бы обладает большим количеством точечных источников, распределенных однородно во ширине щели. Проще проанализировать эту систему, если световые волны имеют одинаковую длину волн. При когерентности света эти точечные обладают равной фазой.

Явление дифракции также наблюдается при прохождении света через дифракционную решетку. При прохождении через дифракционную решетку, что является оптическим компонентом с периодической структурой, свет расщепляется и дифрагируется на несколько лучей, которые распространяются в разных направлениях.

Свет, который дифрагируется на решетке рассчитывается как сумма света, дифрагированного отдельно каждым элементом, и по сути представляет собой наложение дифракции и интерференции.

Источник