diffraktion gennem en enkelt slids
diffraktion forekommer også, når en bølge passerer gennem et hul (eller slids) i en barriere. Dette er vist i de to animationer nedenfor. Forskellen mellem filmene er størrelsen af kløften.
når størrelsen af kløften ændres, hvordan påvirker dette bølgediffraktion? Hvornår opstår maksimal diffraktion? (Tænk på dine tidligere fund om diffraktion af lyd omkring en hindring).
når spaltebredden er større end bølgelængden (bundfilm), passerer bølgen gennem spalten og spreder sig ikke meget på den anden side. Når mellemrumsstørrelsen er mindre end bølgelængden (topfilm), opstår der mere diffraktion, og bølgerne spredes meget – bølgefronterne er næsten halvcirkelformede.
Huygens princip
en måde at forklare virkningerne af diffraktion på er at bruge en matematisk metode opfundet af fysikeren fra det 17.århundrede Christiaan Huygens.
Huygens hævdede, at en bølgefront kunne modelleres som en række bølger. En bølger kan beskrives som en cirkulær bølge, ligesom den krusning, du ville få ved at droppe en lille sten i en dam. Disse bølger overlejrer og blander sig for at danne mere komplicerede bølgefronter. For eksempel-hvis du faldt et antal småsten i en lige linje, alt i en gå på nøjagtig samme tid, ville der blive skabt en lige (i videnskab-taleplan) bølgefront. Videoen nedenfor viser, hvordan du kan bruge denne metode til at finde ud af, hvordan bølgefronter ændres af en slids.
diffraktion gennem to slidser
Youngs eksperiment
indtil videre har vi kun overvejet tilfældet med en enkelt slids eller hul for bølgen at passere igennem. Hvad sker der, hvis der er to eller flere slidser? Vi ender med to eller flere diffraktionsbølger, som vi måske forventer at forstyrre hinanden.
nedenfor er en simulering af diffraktion gennem to slidser. Eksperimentet er opkaldt efter den fyr, der først udførte det – Youngs dobbeltspalte eksperiment. Tag et kig på, hvad der sker til højre for slidserne. Er der et mønster? Hvad skaber dette? Er amplituden større nogle steder end andre?
til højre for slidserne forstyrrer bølgerne hinanden. Faktisk kan du generere de samme mønstre ved at placere to kilder, hvor slidserne er. Lyden gennem hver spalte diffrakterer og udstråler snarere som to punktkilder. Så de mønstre, du observerer, ligner meget dem for to kilder, hvis bølgestråling interfererer sammen. Du vil måske se endnu et kig på siderne om interferens – alle formuleringer og koncepter gælder for Youngs dobbeltspalte-eksperiment. Denne video nedenfor viser pænt dette ved hjælp af vandbølger på en dam.
Tænk tilbage – hvis vi har at gøre med interferens fra to kilder, vil der være steder, hvor bølgerne er i fase og forårsager konstruktiv interferens, og andre steder, hvor bølgerne er ude af fase og forstyrrer destruktivt. I et lydeksempel kunne de to spalter udskiftes med to højttalere, og maksima og minima i bølgens superposition ville derefter svare til placeringer af lydstyrke og stille.
vi ville høre disse højt / stille områder efter hinanden, da vi bevægede os i en bue foran højttalerne – de kaldes Youngs frynser. Hvis eksperimentet udføres ved hjælp af lysbølger, får du lyse placeringer for konstruktiv interferens og mørke placeringer for destruktiv interferens. Young brugte dette eksperiment til at måle lysets bølgelængde.
næste: diffraktion gitter