Дифракція світла
У попередньому розділі ми розглянули явище інтерференції електромагнітних хвиль, за допомогою якого пояснюються всі явища і ефекти, пов’язані з поширенням хвиль. Одне з таких явищ являє дифракція світла. Дифракція вивчає ефекти взаємодії електромагнітних хвиль з будь-якими неоднородностями середовища поширення. У розділі 3 була розглянута задача проходження електромагнітної хвилі через межу розділу двох середовищ, кожна з яких є однорідною, але значення діелектричної та магнітної проникності стрибком змінюються при переході через межу розділу двох середовищ. У принципі така задача відноситься до класу дифракційних задач, оскільки межа розділу двох середовищ з різними значеннями діелектричної та магнітної проникності являє собою неоднорідність.
Пояснення явища дифракції засноване на інтерференції хвиль, розсіяних поверхнею або об’ємом неоднорідності. Саме з цих позицій було пояснено в попередньому розділі випромінювання Вавилова-Черенкова, що супроводжує рух заряду в середовищі зі швидкістю більшою, ніж фазова швидкість світла в цьому середовищі, закони Снелліуса, що визначають кути заломлення і віддзеркалення електромагнітної хвилі при проходженні нею кордону розділу двох середовищ. Методологічну основу пояснення явища дифракції склали роботи Гюйгенса, який запропонував по суті интерференционную модель розповсюдження хвиль, широко застосовувану для вирішення задач дифракції.
Дифракція має місце внаслідок хвильової природи світла. З цієї причини спостереження явищ дифракції зіграло велику роль для наукового визнання хвильової природи світла. У відомому досвіді Араго показав, що завдяки дифракції світла позаду непрозорого диска в зоні геометричної тіні обов’язково буде спостерігатися освітленій пляма.
Значення явища дифракції в колі оптичних і електродинамічних проблем надзвичайно великий, оскільки його необхідно враховувати при вирішенні різноманітних дослідницьких і практичних завдань. Справді, явище дифракції пояснює існуючий межа роздільної здатності оптичних приладів та антенних пристроїв різних діапазонів електромагнітних хвиль. Завдяки явищу дифракції стає можливим розуміння формування зображення об’єктів в оптичних системах і взагалі “бачення” навколишніх предметів людьми. Явище дифракції застосовується для вивчення спектрів випромінювання і поглинання різних речовин, а також застосовується для дослідження структури будови речовин в рентгеноструктурному аналізі. Нарешті, широко відомий голографічний спосіб відновлення об’ємного зображення об’єкта також заснований на явищі дифракції опорної хвилі на голограмі об’єкта, записаної на фотопластинці, також завдяки дифракції на неї опорної хвилі.
(1 votes, average: 5.00 out of 5)Related posts:
- Фізика дифракція світла Якщо на шляху хвилі виникає перешкода, то відбувається дифракція – відхилення хвилі від прямолінійного поширення. Це відхилення не зводиться до відбиття або заломлення, а також викривлення ходу променів внаслідок зміни показника заломлення середовища. Дифракція полягає в тому, що хвиля огинає край перешкоди і заходить в область геометричної тіні. Нехай, наприклад, плоска хвиля падає на екран […]...
- Дифракція світла – коротко Перед дифракцією потрібно сказати про її “подругу” – інтерференцію. Адже інтерференція і дифракція світла – це явища, які спостерігаються одночасно. Інтерференція світла – це коли дві когерентні світлові хвилі при накладенні підсилюють один одного або навпаки послаблюють. Хвилі є когерентними, якщо різниця їх фаз постійна в часі, а при додаванні виходить хвиля тієї ж частоти. […]...
- Дифракція світла – фізика Дифракцією світла називається явище відхилення світла від прямолінійного напрямку поширення при проходженні поблизу перешкод. У класичній фізиці, явище дифракції описується як інтерференція хвилі відповідно до принципу Гюйгенса-Френеля. Ці характерні моделі поведінки проявляються, коли хвиля зустрічає перешкоду або щілину, яка порівнянна за розмірами з її довжиною хвилі. Подібні ефекти виникають, коли світлова хвиля проходить через середовище […]...
- Дифракція хвиль Дифракція хвиль (від лат. Diffractus – розламаний) – в первісному вузькому сенсі – огибание хвилями перешкод, в сучасному – ширшому – будь-які відхилення при поширенні хвиль від законів геометричної оптики. Дифракція хвиль (від лат. Diffractus – розламаний) – в первісному вузькому сенсі – огибание хвилями перешкод, в сучасному – ширшому – будь-які відхилення при поширенні […]...
- Поширення електромагнітних хвиль у речовині У третьому розділі розглядається поширення електромагнітних хвиль в матеріальних середовищах. Виклад ведеться за допомогою понять комплексних відносної та магнітної проникності матеріальних середовищ, що дозволяють вивчити особливості розповсюдження електромагнітних хвиль в магнітно-діелектричних середовищах, провідниках і плазмі. Вводиться широко застосовується в ході подальшого викладу властивостей електромагнітних хвиль поняття комплексної амплітуди для векторів електричного і магнітного полів. Досить […]...
- Інтерференція світла. Когерентність Якщо в просторі поширюються дві хвилі, то в кожній точці результуюче коливання являє собою геометричну суму коливань, відповідних кожної з складаються хвиль. Це твердження називається принципом суперпозиції хвиль. Принцип суперпозиції хвиль дотримується зазвичай з великою точністю і порушується тільки при поширенні хвиль в якому-небудь середовищі, якщо амплітуда (інтенсивність) хвиль дуже велика. Фізично зміст принципу суперпозиції […]...
- Дифракція світлових хвиль Якщо на шляху світлового пучка поставити тонку нитку, світло вже не буде поширюватися прямолінійно, він буде огинати цю нитку, заходити за неї, на екрані ми побачимо дифракційну картину – чергування світлих і темних смуг. Дифракційну картину можна спостерігати і при освітленні дуже вузької щілини, кордони якої буде огинати світло. Кожна точка кордону щілини (як і […]...
- Інтерференція світла: визначення Коли два джерела випромінюють синусоїдальні хвилі однакової частоти, то в місці зустрічі виникає інтерференційна картина. Однак якщо спробувати поставити такий же досвід з допомогою двох незалежних джерел світла, що випромінюють однаковий світло, то ніякої інтерференційної картини не виникне – в місці зустрічі обох хвиль ми будемо спостерігати просто підсумовування інтенсивностей світла. У 1675 р. Ньютон […]...
- Поляризація світла Дифракція і інтерференція світла підтверджує хвильову природу світла. Але хвилі можуть бути поздовжніми і поперечними. Розглянемо наступний досвід. Поляризація світла Припустимо пучок світла через прямокутну пластину турмаліну, одна з граней якої паралельна осі кристала. Ніяких видимих змін не відбулося. Світло лише частково погасив у пластині і придбав зеленувате забарвлення. Тепер після помістимо ще одну пластину […]...
- Інтерференція електромагнітних хвиль У попередніх розділах ми розглянули основні властивості електромагнітних хвиль, припускаючи, що вони випромінюються одним джерелом – рухомим зарядом або струмом. У цій главі ми будемо вивчати електромагнітні хвилі, що випромінюються декількома джерелами. У силу принципу суперпозиції електромагнітне поле хвилі, що виходить від декількох джерел, буде являти собою суму полів електромагнітних хвиль від кожного з джерел. […]...
- Дифракція Крім інтерференції хвилі володіють ще однією властивістю: вони можуть огинати невеликі перешкоди, що зустрічаються на їхньому шляху. “Невеликі” означає, що ці перешкоди повинні ненабагато перевищувати довжину набігає на них хвилі. Всім відомо, що навіть дрібні предмети відкидають тінь, т. Е. Світло, зустрічаючи їх на своєму шляху, не проходить далі. В той же час, для того […]...
- Відбиття світла – фізика У попередньому розділі ми розглядали промінь, який розповсюджується в однорідному середовищі. Зараз же розглянемо поділ двох середовищ. Якщо промінь під деяким кутом потрапляє на кордон, що розділяє дві різні середовища, то промінь відбивається в ту середу, з якої прийшов. Отже, КL – межа розділу двох різних за щільністю середовищ. СО – перпендикуляр до кордону розділу […]...
- Інтерференція світла Все, про що ми говорили в попередньому розділі, справедливо для інтерференції будь-яких видів хвиль – зокрема, світлових. Але є дві істотні особливості, що відрізняють інтерференцію світла від інтерференції, скажімо, механічних хвиль. 1. Період коливань електромагнітного поля в світловій хвилі є настільки малим, що спостерігати і вимірювати ми можемо лише усереднене значення інтенсивності світла. 2. Два […]...
- Дифракція випромінювання і часток на кристалічній решітці Незважаючи на великий прогрес у розвитку техніки, до теперішнього часу не створено достатньо надійних і ефективних приладів, що дозволяють безпосередньо спостерігати розташування окремих атомів у кристалічній решітці або в молекулах. Найдосконаліші електронні мікроскопи дозволяють спостерігати тільки дуже великі атоми, наприклад урану або золота, розташовані поблизу дрібніших. Найбільш поширені електронні мікроскопи дозволяють спостерігати неоднорідності з розмірами […]...
- Заломлення світла. Закон заломлення світла Розглянемо, як змінюється напрям променя при переході його з повітря у воду. У воді швидкість світла менше, ніж у повітрі. Середовище, в якому швидкість поширення світла менше, є оптично більш щільною середовищем. Таким чином, оптична щільність середовища характеризується різною швидкістю поширення світла. Це означає, що швидкість поширення світла більше в оптично менш щільною середовищі. Наприклад, […]...
- Дифракція електронів Зовсім інша справа – електрон. Маса електрона дорівнює 9,1 – 10-31 кг, і настільки мале значення маси (а стало бути, і імпульсу у формулі Л = h / p) може дати довжину хвилі де Бройля, достатню для експериментального виявлення хвильових властивостей. І ось виявляється, що електрони з енергією 100 еВ (при такої енергії стає несуттєвим […]...
- Подвійна природа світла У результаті розгляду всієї сукупності оптичних явищ виникає природне запитання: що ж таке світло? Безперервно розподілена в просторі електромагнітна хвиля або потік окремих частинок – фотонів? Теорія і експерименти приводять до висновку, що обидві відповіді повинні бути стверджувальними. 1. Явища інтерференції і дифракції світла, характерні для будь-яких хвильових процесів, не залишають сумнівів у тому, що […]...
- Явище дифракції: визначення Дифракція є одним з важливих ефектів, характерних для хвилі будь-якої природи. Це явище людина враховує при виготовленні оптичних і звукових приладів (мікроскопів, телескопів, гучномовців). У даній статті мова піде про дифракції на щілини світла. Що таке дифракція? Перед тим як говорити про дифракції на щілини, слід познайомитися з поняттям цього явища. Будь-яка хвиля (звук, світло), […]...
- Закони відбивання світла Як і говорилося в попередньому розділі, серед основних законів геометричної оптики є закон відображення. На ньому грунтуються практично всі знання про геометричні властивості світлових променів. Існує два закони відображення: Перпендикуляр до розділу середовищ, що падає і відбитий промені – все лежать в одній площині. Кут падіння променя дорівнює куту відбиття. Тобто, судячи з нашого малюнка […]...
- Дисперсія світла – коротко Отже, в чому полягає явище дисперсії світла? У минулій статті ми розглянули закон заломлення світла. Тоді ми не замислювалися, а точніше – не згадували про те, що світло (електромагнітна хвиля) має певну довжину. Давайте згадаємо: Світло – електромагнітна хвиля. Видиме світло – це хвилі, що мають довжину в інтервалі від 380 до 770 нанометрів. Так […]...
- Хвильова теорія світла Іншої точки зору дотримувався голландський фізик, математик, астроном і винахідник Християн Гюйгенс (1629-1695). Будучи послідовником Грімальді, вперше припустив, що світло є хвилею (§ 29), він стверджував, що світло являє собою не потік рухомих частинок, а распространяющуюся хвилю. Його пояснення згодом отримало назву хвильової теорії світла. Головне питання полягало в тому, що являє собою середовище, в […]...
- Віддзеркалення світла. Закон відбиття світла Вам уже відомо, що світло від джерела або від освітленого тіла сприймається людиною, якщо промені світла потрапляють в очі. Як поводитиметься світло, якщо на його шляху є перешкода? Щоб дізнатися це, проробимо наступний досвід. Від джерела S направимо через щілину пучок світла на екран. Екран буде освітлений, але між джерелом і екраном ми нічого не […]...
- Закон заломлення Снелліуса “Ах, де ж ти, світлий промінь?” – Писав поет Джеймс Макферсон, ймовірно, не обізнаний про фізичне явище заломлення світла. Закон Снелліуса стосується повороту, або заломлення, світла (або інших хвиль) при проходженні кордону двох середовищ: наприклад, коли він потрапляє з повітря в скло. Зміна напрямку поширення хвиль викликано відмінностями їх швидкостей в цих середовищах. Ви можете […]...
- Розсіювання світла З класичної точки зору процес розсіювання світла полягає в тому, що світло, проходячи через речовину, збуджує коливання електронів в атомах. Хиткі електрони стають джерелами вторинних хвиль. Вторинні хвилі є когерентними і тому повинні інтерферувати. У разі однорідного середовища вторинні хвилі гасять один одного у всіх напрямках, крім напрямку поширення первинної хвилі. Тому розсіювання світла, тобто […]...
- Хвильові властивості частинок. Дифракція електронів Французький фізик Луї де Бройль висловив припущення про те, що корпускулярно-хвильовий дуалізм притаманний не лише світлі, але і будь-яким частинкам. При цьому він виходив з таких міркувань. – Світло з довжиною хвилі λ володіє корпускулярними властивостями: складається з фотонів з енергією Е = hv і імпульсом р = h / λ (ця формула отримана Ейнштейном). […]...
- Розсіювання світла. Залежність розсіювання від довжини хвилі При проходженні природного світла через неоднорідне середовище світлові хвилі дифрагують на наявних неоднородностях і дають дифракційну картину з досить рівномірним розподілом інтенсивності в усіх напрямках. Таку дифракцию називають розсіюванням. Розсіювання світла – явище, при якому світло, що поширюється в середовищі, відхиляється по всіляких напрямках. Теорію розсіювання світла розробив англійський фізик Дж. Релей (1842-1919 р). Розрізняють […]...
- Дифракція Френеля від непрозорого екрану Нехай на шляху світла від точкового джерела поміщений непрозорий екран, який перекриває центральну частину хвильового фронту (рис. 3.15). У цьому випадку буде закрита одна або кілька перших зон Френеля. Розрахунок інтенсивності проводиться точно так само, як і при повністю відкритому хвильовому фронті, однак підсумовування починається з першої відкритої зони Френеля. Якщо закрито зон Френеля, то […]...
- Оптика та швидкість світла Джерело світла поширює промені у всі сторони. Світло падає на навколишні предмети і цим змушує їх нагріватися. Якщо світло потрапляє в очі, він викликає зорові відчуття – ми бачимо. Тобто при поширенні світла відбувається передача деякого впливу. Одне тіло впливає на інше. Всього існує два способи впливати на інший предмет: 1. Перенесення речовини 2. Зміна […]...
- Голографія У попередньому розділі ми відзначили дифракційну характер формування зображень об’єктів, що спостерігаються в оптичних приладах. Людське око також представляє оптичний прилад, що має природне походження. З цієї причини формування зорового сприйняття зображень навколишньої дійсності визначається законами дифракції. Іншим важливим завданням, пов’язаної із зоровим сприйняттям об’єктів є, запис зображень об’єктів з подальшою можливістю їх відтворення. Приклад […]...
- Кути падіння і заломлення світла Якщо пустити світловий промінь з повітря у воду, то на межі двох середовищ він трохи змінить свій напрямок і у воді піде під іншим кутом. Кут між перпендикулярною прямою до межі двох середовищ і променем у воді зменшиться. Це кут заломлення (γ). Кут між перпендикулярною прямою і падаючим променем – це кут падіння (α). Кут […]...
- Дифракція електронів: суть Дифракція електронів була відкрита фізиками К. Девіссон і Л. Джермером з США. Ними застосовувалися електрони, що мають енергію близько 100 еВ (так звані повільні електрони). Тонкий пучок електронів падав на грань монокристала нікелю нормально до її поверхні. Реєстрація розсіяних під різними кутами електронів виявила наявність чітких максимумів, на подобі тим, які утворюються при дифракції рентгенівських […]...
- Закон заломлення світла (закон Снелліуса) При падінні світла на границю розділу прозорих середовищ з показниками заломлення і частина світла відбивається, а частина проходить у другу середу, змінюючи напрям поширення – заломлюється. На відміну від закону відбиття світла, відомого з глибокої давнини, закон заломлення світла був сформульований у XVII ст. Заломлення світла пов’язано з тим, що в різних середовищах світло поширюється […]...
- Випромінювання електромагнітних хвиль У цій главі вивчається випромінювання електромагнітних хвиль на прикладі задачі визначення електромагнітного поля, що виникає при нерівномірному русі електричного заряду. Завдання вирішується виходячи з уявлення про те, що електромагнітні поля, що виникають при русі заряду повинні мати хвильовий характер. Найбільш просто в цьому випадку можна знайти магнітне поле електромагнітної хвилі на відстані від рухомого заряду, […]...
- Види джерел світла Світло – це електромагнітні хвилі (по-іншому говорять, електромагнітне випромінювання). У розділі фізики “Оптика” світлом вважають не будь-які електромагнітні хвилі, а лише хвилі, які лежать в певному діапазоні довжини хвилі. Це ті довжини хвиль, які сприймаються очима людини. Таким чином, світло – це видимі для людини електромагнітні хвилі, або видиме випромінювання. Джерела світла, тобто тіла, що […]...
- Електромагнітна природа світла Світло має як хвильовими властивостями, так і корпускулярними властивостями. Така властивість світла називає корпускулярно – хвильовий дуалізм. Але вчені і фізики давнину не знали про це, і спочатку вважали світло пружною хвилею. Світло – хвилі в ефірі Але так як для поширення пружних хвиль потрібна середу, то виникав правомірне питання, в якій же середовищі поширюється […]...
- Гіпотеза де Бройля – фізика Ідея про універсальну подвійності корпускулярних і хвильових властивостей всіх об’єктів природи була вперше висловлена Луї де Бройля (в 1924 році) в якості гіпотези про хвильових властивості частинок. Щоб краще осмислити гіпотезу де Бройля, давайте обговоримо дуалізм “хвиля-частка” на прикладі електромагнітного випромінювання. У разі електромагнітних хвиль ми маємо таку закономірність. У міру збільшення довжини хвилі все […]...
- Хвильові і корпускулярні властивості світла За часів Ньютона більшість фізиків розглядали світло як потік особливих частинок. Правда, повної згоди з цього питання не було. Так, сучасник Ньютона Гюйгенс вважав світло хвилями, що поширюються в особливому середовищі – ефірі. Суперечка про природу світла закінчується в 19 столітті, коли були поставлені досліди, що демонструють дифракцію світла. Після цього хвильова природа світла стає […]...
- Таємниці світла Майже всі свої знання про Всесвіт вчені отримують шляхом спостереження за світлом і подальшого аналізу принесеної їм інформації. Проте ще зовсім недавно про сам світлі люди практично нічого не знали. У сімнадцятому столітті з’явилися дві суперечать теорії про природу світла. Корпускулярна теорія, висунута Ісааком Ньютоном, стверджувала, що світло складається з найдрібніших частинок, названих Ньютоном корпускулами. […]...
- Корпускулярно-хвильовий дуалізм світла Розуміючи під світлом всі види випромінювання – видимого, інфрачервоного, ультрафіолетового, рентгенівського та ін., Відзначимо, що важливість світла як об’єкта оточуючого нас світу міститься ще в стародавньому біблійному: “Хай буде світло!”. Що ж таке світло? Яка фізична природа світла? Відповідь на це питання є принципово важливим як для розуміння властивостей навколишньої природи, так і для розвитку […]...
- Поляризація електромагнітних хвиль Як було зазначено вище у розділі 1, основною властивістю електромагнітних хвиль є поперечні коливання векторів напруженості електричного і магнітного полів по відношенню до напрямку поширення хвилі. Один з наслідків цього факту полягає в тому, що в природі існує великий клас електромагнітних хвиль, в яких коливання електричного і магнітного полів відбуваються в суворо визначених напрямках. Така […]...