Dyfrakcja światła

Dyfrakcja światła to odchylenie od prostoliniowego biegu promienia światła w pobliżu przeszkody. To inaczej ugięcie światła. Dyfrakcja jest zjawiskiem, które dowodzi falowej natury światła, gdyż jest to zjawisko charakterystyczne wyłacznie dla fal.

Zgodnie z zasadą Huygensa każdy punkt ośrodka, do którego dociera fala, staje się źródłem fali cząstkowej o takiej samej częstotliwości. W wyniku otrzymujemy interferencję (nałożenie) wtórnych fal cząstkowych (elementarnych). Zatem na ekranie za przeszkodą (otwór, cienki przedmiot) powstanie obraz interferencyjny. Dyfrakcja jest szczególnie dobrze widoczna, a obraz interferencyjny bardziej wyraźny, gdy fala napotka na przeszkodę lub otwór o rozmiarach porównywalnych z długością fali.

Rodzaje dyfrakcji

Wymienimy tutaj dwa rodzaje dyfrakcji:

dyfrakcja Fresnela - ugięcie światła na przeszkodzie (szczelinie) umieszczonej blisko źródła światła (promienie padające na szczelinę nie są równoległe);
dyfrakcja Fraunhofera - ugięcie światła na przeszkodzie umieszczonej daleko od źródła światła (w tym przypadku równoległa wiązka po ugięciu na szczelinie nadal jest równoległa).

Wzory

Maksima dyfrakcyjne powstają dla kątów ugięcia opisanych wzorem:

Wzory na kąty ugięcia w doświadczeniu Younga są następujące:

$(n+\frac{1}{2})\lambda=d\sin{\alpha_n}$

Kąt ugięcia, dla którego na ekranie powstaje minimum n-tego rzędu wyraża wzór:

$n\lambda=d\sin{\alpha_n}$

oraz

$d\sin{\alpha}=0$

gdzie:

n - kolejne liczby 1, 2, 3, ..., oznaczające rząd minimum lub maksimum;
λ - długość fali światła;
d - szerokość szczeliny;
α_n - kąt ugięcia prążka n-tego rzędu.

Natężenie obrazu dyfrakcyjnego

Każdy prążek w obrazie dyfrakcyjnym ma inną jasność. Jeżeli przez I₀ oznaczymy natężenie światła 0-go prążka (w środku obrazu), to natężenie I kolejnych prążków możemy obliczyć ze wzoru:

$I(\alpha)=I_0(\frac{\sin{\phi}}{\phi})^2\\ \phi=\frac{a\pi}{\lambda}\sin{\alpha}$

Siatka dyfrakcyjna

Siatka dyfrakcyjna jest to układ wielu małych szczelin, umieszczonych w równych odległościach od siebie. Siatka daje po oświetleniu jej z jednej strony źródłem światła obraz interferencyjny z drugiej strony.

Dyfrakcja

Dyfrakcja jest to zjawisko ugięcia się fal podczas ich rozchodzenia się w niejednorodnym środowisku, na przykład podczas napotkania przez fale przeszkody lub otworu.