Diffraksjon gjennom en enkelt spalte
Diffraksjon oppstår også når en bølge passerer gjennom et gap (eller spalt) i en barriere. Dette vises i de to animasjonene nedenfor. Forskjellen mellom filmene er størrelsen på gapet.
når størrelsen på gapet endres, hvordan påvirker dette bølgediffraksjonen? Når oppstår maksimal diffraksjon? (Tenk på dine tidligere funn på diffraksjon av lyd rundt et hinder).
når spaltbredden er større enn bølgelengden (bunnfilmen), går bølgen gjennom gapet og sprer seg ikke mye på den andre siden. Når gapstørrelsen er mindre enn bølgelengden (toppfilm), oppstår mer diffraksjon og bølgene sprer seg sterkt – bølgefronterne er nesten halvcirkelformede.
Huygens Prinsipp
En måte å forklare effekten av diffraksjon på er å bruke en matematisk metode oppfunnet av Fysikeren Christiaan Huygens fra det 17. århundre.
Huygens hevdet at en bølgefront kunne modelleres som en serie bølger. En wavelet kan beskrives som en sirkulær bølge mye som rippel du ville få fra slippe en liten stein i en dam. Disse bølgene overlagrer og forstyrrer å danne mer kompliserte bølgefronter. For eksempel-hvis du droppet en rekke småstein i en rett linje, alt på en gang på nøyaktig samme tid, ville en rett (i vitenskapsspråkplan) bølgefront bli opprettet. Videoen nedenfor viser hvordan du kan bruke denne metoden til å finne ut hvordan bølgefronter endres av en spalt.
Diffraksjon Gjennom To Slisser
Youngs Eksperiment
Så langt har Vi bare vurdert tilfelle av en enkelt spalt eller gap for bølgen å passere gjennom. Hva skjer hvis det er to eller flere spalter? Vi vil ende opp med to eller flere diffracting bølger, som vi kan forvente å forstyrre hverandre.
Nedenfor er en simulering av diffraksjon gjennom to slisser. Eksperimentet er oppkalt etter fyren som først utførte Det-Youngs double slit experiment. Ta en titt på hva som skjer til høyre for slissene. Er det et mønster? Hva skaper dette? Er amplituden større på noen steder enn andre?
til høyre for slissene forstyrrer bølgene hverandre. Faktisk kan du generere de samme mønstrene ved å plassere to kilder der slissene er. Lyden gjennom hver spalte diffracts og utstråler heller som to punktkilder. Så mønstrene du observerer er svært lik de for to kilder hvis bølgestråling forstyrrer sammen. Du vil kanskje se på sidene på interferens-alle formuleringene og konseptene gjelder For Youngs dobbeltspalteksperiment. Denne videoen nedenfor demonstrerer pent dette ved hjelp av vannbølger på en dam.
Tenk tilbake – hvis vi har å gjøre med forstyrrelser fra to kilder, vil det være steder der bølgene er i fase og forårsake konstruktiv forstyrrelse, og andre steder hvor bølgene er ute av fase og forstyrrer destruktivt. I et lydeksempel kan de to slissene erstattes med to høyttalere, og maksima og minima i bølgeposisjonen vil da svare til steder med lydstyrke og stille.
vi vil høre disse høyt / stille områdene etter hverandre da vi flyttet i en bue foran høyttalerne-De kalles Youngs frynser. Hvis forsøket utføres ved hjelp av lysbølger, får du lyse steder for konstruktiv forstyrrelse og mørke steder for destruktiv forstyrrelse. Young brukte dette eksperimentet til å måle lysets bølgelengde.
Neste: Diffraksjon gitter