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 wyłącznie 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;
\(\\lambda\) - długość fali światła;
\(d\) - szerokość szczeliny;
\(\alpha_n\) - kąt ugięcia prążka n-tego rzędu.

Natężenie obrazu dyfrakcyjnego

Każdy prążek w obrazie dyfrakcyjnym ma inną jasność. Jeżeli przez \(I+0\) 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

Dyfrakcja