diffraktion genom en enda slits
diffraktion uppstår också när en våg passerar genom ett gap (eller slits) i en barriär. Detta visas i de två animationerna nedan. Skillnaden mellan filmerna är storleken på gapet.
när storleken på gapet ändras, hur påverkar detta vågdiffraktion? När uppstår maximal diffraktion? (Tänk på dina tidigare resultat om diffraktion av ljud runt ett hinder).
när spaltbredden är större än våglängden (bottenfilm) passerar vågen genom spalten och sprider sig inte mycket på andra sidan. När gapstorleken är mindre än våglängden (toppfilmen) inträffar mer diffraktion och vågorna sprids kraftigt – vågfronterna är nästan halvcirkelformade.
Huygens princip
ett sätt att förklara effekterna av diffraktion är att använda en matematisk metod som uppfanns av 17th century fysiker Christiaan Huygens.
Huygens hävdade att en vågfront kunde modelleras som en serie wavelets. En wavelet kan beskrivas som en cirkulär våg ungefär som krusningen du skulle få från att släppa en liten sten i en damm. Dessa vågor överlappar och stör varandra för att bilda mer komplicerade vågfronter. Till exempel-om du tappade ett antal stenar i en rak linje, allt på en gång på exakt samma gång, skulle en rak (i vetenskap-tala plan) vågfront skapas. Videon nedan visar hur du kan använda den här metoden för att ta reda på hur vågfronter förändras av en slits.
diffraktion genom två slitsar
Youngs Experiment
hittills har vi bara övervägt fallet med en enda slits eller gap för att vågen ska passera igenom. Vad händer om det finns två eller flera slitsar? Vi kommer att sluta med två eller flera diffracting vågor, som vi kan förvänta oss att störa varandra.
nedan är en simulering av diffraktion genom två slitsar. Experimentet är uppkallat efter killen som först utförde det – Youngs dubbelslitsexperiment. Ta en titt på vad som händer till höger om slitsarna. Finns det ett mönster? Vad skapar detta? Är amplituden större på vissa ställen än andra?
till höger om slitsarna stör vågorna varandra. I själva verket kan du skapa samma mönster genom att placera två källor där slitsarna är. Ljudet genom varje slits diffrakterar och utstrålar snarare som två punktkällor. Så mönstren du observerar är mycket lik de för två källor vars vågstrålning stör varandra. Du kanske vill titta på sidorna om störningar-alla formuleringar och begrepp är tillämpliga på Youngs dubbelslitsexperiment. Den här videon nedan visar snyggt detta med vattenvågor på en damm.
Tänk tillbaka-om vi har att göra med störningar från två källor kommer det att finnas platser där vågorna är i fas och orsakar konstruktiv störning och andra platser där vågorna är ur fas och stör destruktivt. I ett ljudexempel kunde de två slitsarna ersättas med två högtalare, och maxima och minima i vågens superposition skulle då motsvara platser för ljudstyrka och tyst.
vi hörde dessa högljudda / tysta områden efter varandra när vi rörde oss i en båge framför högtalarna – de kallas Youngs fransar. Om experimentet utförs med ljusvågor får du ljusa platser för konstruktiv störning och mörka platser för destruktiv störning. Young använde detta experiment för att mäta ljusets våglängd.
nästa: Diffraktionsgaller