dyfrakcja przez pojedynczą szczelinę
dyfrakcja występuje również, gdy fala przechodzi przez szczelinę (lub szczelinę) w barierze. Jest to pokazane w dwóch animacjach poniżej. Różnica między filmami to wielkość luki.
kiedy zmienia się wielkość szczeliny, jak wpływa to na dyfrakcję fal? Kiedy występuje maksymalna dyfrakcja? (Pomyśl o swoich wcześniejszych ustaleniach dotyczących dyfrakcji dźwięku wokół przeszkody).
gdy szerokość szczeliny jest większa niż długość fali (dolny film), fala przechodzi przez szczelinę i nie rozprzestrzenia się znacznie po drugiej stronie. Gdy rozmiar szczeliny jest mniejszy niż długość fali (górny film), pojawia się więcej dyfrakcji i fale znacznie się rozchodzą – fale są prawie półokrągłe.
zasada Huygena
jednym ze sposobów wyjaśnienia skutków dyfrakcji jest użycie metody matematycznej wynalezionej przez XVII-wiecznego fizyka Christiaana Huygensa.
Huygens twierdził, że falę można modelować jako serię fal. Falka może być opisana jako okrągła fala, podobnie jak tętnienie, które można uzyskać od upuszczenia małego kamyczka do stawu. Te fale nakładają się i zakłócają, tworząc bardziej skomplikowane fale. Na przykład-jeśli upuścisz kilka kamyków w linii prostej, wszystko za jednym zamachem dokładnie w tym samym czasie, powstanie prosta (w płaszczyźnie naukowej) fala. Poniższy film pokazuje, jak można użyć tej metody, aby dowiedzieć się, jak fale są zmieniane przez szczelinę.
dyfrakcja przez dwa szczeliny
eksperyment Younga
do tej pory rozważaliśmy tylko przypadek pojedynczej szczeliny lub szczeliny, przez którą przechodzi fala. Co się stanie, jeśli są dwa lub więcej szczelin? Otrzymamy dwie lub więcej fal dyfrakcyjnych, które mogą się wzajemnie zakłócać.
Poniżej znajduje się symulacja dyfrakcji przez dwa szczeliny. Nazwa eksperymentu pochodzi od gościa, który pierwszy go przeprowadził-Young ’ s double slit experiment. Zobacz, co dzieje się z prawej strony szczelin. Jest jakiś wzór? Co to tworzy? Czy amplituda jest większa w niektórych miejscach niż w innych?
na prawo od szczelin, fale zakłócają się nawzajem. W rzeczywistości można wygenerować te same wzorce, umieszczając dwa źródła tam, gdzie są szczeliny. Dźwięk przez każdą szczelinę dyfrakuje i promieniuje raczej jak Dwa punktowe źródła. Wzorce, które obserwujemy są bardzo podobne do tych dla dwóch źródeł, których promieniowanie falowe oddziałuje ze sobą. Warto jeszcze raz spojrzeć na strony dotyczące interferencji – wszystkie sformułowania i koncepcje mają zastosowanie do eksperymentu Younga z podwójną szczeliną. Ten film poniżej ładnie demonstruje to za pomocą fal wodnych na stawie.
zastanów się – jeśli mamy do czynienia z interferencją dwóch źródeł, będą miejsca, w których fale są w fazie i powodują konstruktywne zakłócenia, i inne miejsca, w których fale są poza fazą i zakłócają destrukcyjnie. W przykładzie audio dwa szczeliny można by zastąpić dwoma kolumnami, a maksima i minima w superpozycji fali odpowiadałyby wtedy lokacjom głośności i ciszy.
te głośne / ciche miejsca słyszeliśmy jeden po drugim, gdy poruszaliśmy się łukiem przed kolumnami – to tzw. frędzle Younga. Jeśli eksperyment jest przeprowadzany przy użyciu fal świetlnych, otrzymujemy jasne lokalizacje dla konstruktywnych zakłóceń i ciemne lokalizacje dla destrukcyjnych zakłóceń. Young wykorzystał ten eksperyment do pomiaru długości fali światła.
następny: krata dyfrakcyjna