diffrakció egyetlen résen keresztül
diffrakció akkor is előfordul, amikor egy hullám áthalad egy résen (vagy résen) egy gáton. Ezt mutatja az alábbi két animáció. A filmek közötti különbség a rés nagysága.
amikor a rés mérete megváltozik, hogyan befolyásolja ez a hullámdiffrakciót? Mikor következik be a maximális diffrakció? (Gondoljon a hang diffrakciójával kapcsolatos korábbi megállapításaira egy akadály körül).
ha a rés szélessége nagyobb, mint a hullámhossz (alsó film), a hullám áthalad a résen, és nem terjed ki sokat a másik oldalon. Ha a rés mérete kisebb, mint a hullámhossz (felső film), nagyobb diffrakció lép fel, és a hullámok nagymértékben szétterjednek – a hullámfrontok majdnem félkör alakúak.
Huygen elve
a diffrakció hatásainak magyarázatának egyik módja a 17.századi fizikus által feltalált matematikai módszer használata Christiaan Huygens.
Huygens azzal érvelt, hogy a hullámfront hullámsorozatként modellezhető. A hullámot körkörös hullámként lehet leírni, hasonlóan ahhoz a hullámzáshoz, amelyet egy kis kavics tóba dobásával kapna. Ezek a hullámok egymásra, és zavarja alkotnak bonyolultabb hullámfrontok. Például – ha egy sor kavicsot egy egyenes vonalba dobna, mindezt egy mozdulattal, pontosan ugyanabban az időben, akkor egy egyenes (a tudományos beszéd síkjában) hullámfront jön létre. Az alábbi videó bemutatja, hogyan használhatja ezt a módszert annak megállapítására, hogy a hullámfrontokat hogyan változtatja meg egy rés.
diffrakció két résen keresztül
Young kísérlete
eddig csak egyetlen rés vagy rés esetét vettük figyelembe a hullám áthaladásához. Mi történik, ha két vagy több rés van? Két vagy több diffrakciós hullámot kapunk, amelyek várhatóan zavarják egymást.
az alábbiakban a diffrakció szimulációja két résen keresztül történik. A kísérletet annak a srácnak nevezték el, aki először hajtotta végre – Young kettős rés kísérlete. Nézze meg, mi történik a rések jobb oldalán. Van egy minta? Mi hozza létre ezt? Egyes helyeken nagyobb az amplitúdó, mint másokban?
a rések jobb oldalán a hullámok zavarják egymást. Valójában ugyanazokat a mintákat generálhatja két forrás elhelyezésével, ahol a rések vannak. A hang az egyes réseken keresztül diffrakciós és sugárzik, mint két pontforrás. Tehát a megfigyelt minták nagyon hasonlóak két olyan forráshoz, amelyek hullámsugárzása összeavatkozik. Érdemes lehet még egy pillantást vetni az interferenciáról szóló oldalakra – az összes megfogalmazás és koncepció alkalmazható Young kettős rés kísérletére. Ez az alábbi videó szépen bemutatja ezt a tó vízhullámainak felhasználásával.
gondolj vissza – ha két forrás interferenciájával van dolgunk, akkor lesznek olyan helyek, ahol a hullámok fázisban vannak és konstruktív interferenciát okoznak, és más helyek, ahol a hullámok fázison kívül vannak, és rombolóan beavatkoznak. Egy audio példában a két rést két hangszóróra lehet cserélni, és a hullám szuperpozíciójában a maximumok és minimumok megfelelnek a hangosság és a csend helyének.
egymás után hallottuk ezeket a hangos / csendes területeket, amikor egy ívben haladtunk a hangszórók előtt – ezeket Young rojtoknak hívják. Ha a kísérletet fényhullámok segítségével hajtják végre, akkor világos helyeket kap a konstruktív interferenciához, sötét helyeket pedig a romboló interferenciához. Young ezt a kísérletet használta a fény hullámhosszának mérésére.
következő: diffrakciós rács