9 примеров дифракции света: подробная информация и факты

Мы наблюдаем дифракционное поведение света в повседневной жизни. В этой статье я рассмотрю несколько различных аспектов дифракции света и кратко объясню их. 

Вот несколько примеров дифракции света, приведенных ниже;

• Компактный привод
• Голограмма   
• Луч света входит в тускло освещенную комнату
• Сумеречные лучи
• Дифракция рентгеновских лучей
• Вода, вытекающая из небольшой щели
• Лунная/Солнечная корона
• Звук
• Кольцо света вокруг источника
• Распространение сигнала

Кредит изображения: быстрая коза

Компакт-диск  

На компакт-дисках явления дифракция является более восприимчивым. Обложка компакт-диска блестит и имеет множество отверстий. Когда свет падает на поверхность компакт-диска, часть его преломляется, а остальная часть отражается. Из-за этого на поверхности компакт-диска появляется радужный узор. 

Изображение предоставлено: Быстрая коза

Голограмма

Свет дифрагирует по-разному, когда проходит через голограмму, создавая как физические, так и искусственные изображения предмета, используемого для раскрытия пленки. Схема интерференции такая же, как и у объекта. Наведение вашего взгляда на интерференционную картину, как если бы вы смотрели прямо на объект, дает вам альтернативные точки обзора.

Как следствие, картинка кажется объемной и имитирует предмет. Это фантастическое творение с многообещающим будущим впереди. Дифракция используется для создания трехмерного восприятия изображения в голограмме. Различные копии картинки рассеиваются и попадают в объектив с разных сторон, в результате вмешательство шаблону.

Используя эту конфигурацию, голографический слой оставляется для сброса. В конце концов, создавая для нас трехмерный опыт. 

Изображение предоставлено: Быстрая коза

Луч света входит в тускло освещенную комнату

Уникальное явление происходит, когда свет проникает в затемненное место через маленькое отверстие. Для объяснения этого явления используется слово «дифракция».  Это происходит всякий раз, когда размер объекта или апертуры (в данном случае края маленькой дырочки) эквивалентен длине волны светового луча! Дифракция — это проникновение света в области, ранее находившиеся в тени. 

Лучи света, «изогнутые» (не буквально), когда они касаются поверхности узкого отверстия, вызывают эту дифракцию. Затем яркость рассеивается в центральном максимуме, а затем вокруг центральных пиков, ширина и яркость которых уменьшаются по мере того, как они излучаются наружу из-за дифракции. Кредит изображения: быстрая коза

Сумеречные лучи: 

В атмосферной оптике сумеречные лучи — это солнечные лучи, которые распространяются из одинокого участка неба. Такие лучи представляют собой столбы солнечного ветра, разделенные более темными областями, затененными облаками, которые текут через отверстия в облаке или среди других структур.. Этот термин связан с тем фактом, что они наиболее распространены в сумеречные часы (рассвет и сумерки), когда различия между светом и тенью более выражены. 

Каждый хоть раз в жизни видел это величественное зрелище. Сумеречные лучи, часто называемые небесными лучами, выглядят потрясающе. Лучи преломляются и отклоняются, когда они пытаются достичь земли, но им мешает туман. Дифракция — это искривление луча, вызванное появлением препятствия на его обычном пути. Вы можете рассказать другим, почему вы думаете, что вид такой красивый, когда вы снова его видите. 

Изображение предоставлено: Быстрая коза

Дифракция рентгеновских лучей: 

Из-за их равномерного расстояния атомы кристалла создают интерференционную картину луча, включенного в падающую волну рентгеновских лучей в Дифракция рентгеновских лучей. Микроскопические грани кристалла воздействуют на рентгеновские лучи точно так же, как равномерно управляемая решетка воздействует на световой луч.  

Когда источник монохроматического рентгеновского излучения взаимодействует с поверхностью мишени, преобладающим эффектом является рассеивание этих рентгеновских лучей через атомы внутри поверхности мишени. Рассеянные рентгеновские лучи конструктивно и деструктивно взаимодействуют в веществах, имеющих однородную организацию (т. е. кристаллических). Это механизм дифракции.

Закон Брэгга, nλ =2dsinθ, описывает дифракцию рентгеновских лучей с использованием кристаллов (тета). Доступные дифракционные картины определяются величиной и формой элементарной ячейки материала. Тип и конфигурация частиц в решетке влияют на интенсивность дифрагированных волн.  

С другой стороны, большинство материалов представляют собой поликристаллические агрегаты или порошки, состоящие из множества мелких кристаллитов во всех мыслимых конфигурациях. Как только источник рентгеновского излучения сфокусирован на пыли с произвольно выровненными кристаллитами, луч будет наблюдать все потенциальные межатомные поверхности. Все мыслимые максимумы дифракции от пыли будут идентифицированы, если угол наблюдения будет последовательно варьироваться. 

Изображение предоставлено: Быстрая коза

Вода, вытекающая из небольшой щели

Дифракция возникает, когда вода проходит через отверстие и рассеивается. Степень дифракции увеличивается с увеличением длины волны. Если ширина промежутка примерно эквивалентна длине волны, происходит наибольшая дифракция. 

Всякий раз, когда движущаяся вода озера соприкасается с крошечной щелью, она, вероятно, прерывает свое обычное движение. Волна воды изгибается по обеим сторонам прорези. Такое искривление водной волны — еще один пример дифракции. 

Лунная/Солнечная корона

Свет, проходящий через капли тумана, преломляется и рассеивается, когда зазор между каплями сравним с длиной волны видимого света. Освещение, которое мы наблюдаем, исходящее от Луны на безоблачном небе, например, исходит непосредственно от Луны. И наоборот, если между зрителем и Луной есть небольшое облачное покрытие, дифракция и рассеяние лунного света приводит к более яркому освещению по сравнению с реальным.

«Кольцо» света, которое окружает солнце или луну, известно как корона. Термин «корона» относится к кругу яркости, который образуется вокруг солнца или луны после того, как солнечный или лунный свет преломляется микроскопической влагой или частицами льда. Лунная корона — это кольцо Луны, тогда как солнечная корона — это кольцо Солнца. 

Кредит изображения: быстрая коза

Звук

Мы способны уловить голос, если он произносится вслух. Сможем ли мы уловить голос, если человек, который кричит, стоит за гигантским деревом и кричит с такой же силой? Да, так почему звук не загораживает, если на пути массивное дерево? Причина этого в том, что звук проходит и попадает в наше ухо посредством явления дифракции.  

Поскольку тот же самый процесс, который позволяет лучам искривляться вокруг барьеров, также позволяет им распространяться через крошечные отверстия, можно считать, что дифракция имеет противоречивый характер. Это свойство дифракции имеет много последствий. Помимо способности слушать шум, стоя за пределами комнаты, это простирается за пределы звуковые волны влияет на звукоизоляцию помещения.

Поскольку любые отверстия позволяют шуму извне распространяться в помещении, эффективное подавление шума требует хорошо герметизированного пространства. Удивительно, сколько шума проникает через маленькую трещину. Корпуса акустических систем должны быть хорошо герметизированы по тем же причинам. Iкредит мага: Быстрая коза

Кольцо света вокруг источника

Когда мы посмотрим на какой-нибудь источник освещения, окружающий нас, мы увидим, что солнечный свет распространяется не точно по прямой траектории; вместо этого небольшая часть выходного освещения дифрагирует вблизи источника. Из-за преобладания вокруг грязи и аэрозольных молекул свет дифрагирует. 

Изображение предоставлено: Быстрая коза

При длительной беспроводной передаче данных дифракция имеет решающее значение. Распространение прямой видимости на большие расстояния невозможно из-за кривизны поверхности земли и массивных преград. Вот почему, чтобы сообщение достигло своей цели, нам нужна многоуровневая дифракция.

Сообщение продолжает преодолевать барьеры, одновременно усиливаясь с помощью ускорителей, пока не достигнет своей цели. Дифракция отвечает за то, сколько телефонных звонков вы можете принять. 

Изображение предоставлено: Быстрая коза

Часто задаваемые вопросы | Часто задаваемые вопросы 

В. Что означает дифракция и почему она возникает? 

Дифракция — это распространение волн, когда они проходят через отверстие или вокруг преград.

Это происходит, если апертура или препятствие сравнимы по величине с длиной волны входящего луча. При относительно небольшой ширине проема подавляющая часть волны затеняется. 

В. Могут ли меньшие длины волн дифрагировать быстрее, чем длинные? 

Дифракция происходит под разными углами в зависимости от длины волны света, при этом более низкие длины волн преломляются под более крутым углом, чем более высокие длины волн.

• Солнечная энергия в химическую: что, как преобразовать, примеры и факты 
• Точка росы и точка насыщения: взаимосвязь и подробные факты 
• Как найти направление крутящего момента: подробные объяснения и проблема 
• 7 примеров крутящего момента: подробные пояснения
• Как найти коэффициент статического трения: подробные объяснения и примеры задач 
• Что вызывает статическое электричество: в теле, доме, воздухе, одежде, зимой 

Пути света | Проекты

Предмет: Физика

Класс: 11 классы.

Тема: Дифракция света

Основной вопрос: Может ли свет огибать препятствия и как это будет происходить.

Гипотеза:

Свет распространяется прямолинейно и следовательно, обходить препятствия не может.

Цели: 

Изучение световых явлений на примере дифракции и выявление условий её возникновения и ограничения , которые она накладывает на применение законов геометрической оптики.

Задачи: 

1. Изучить из теории явление дифракции, условия её возникновения и условия при которых она накладывает ограничение на применение законов геометрической оптики .
2. Провести опыты наглядно показывающие/объясняющие явление дифракции.

Этапы:

1. Ознакомиться с теорией и информацией в сети интернет.
2. Провести консультацию у учителей физики и проанализировать видео ранее найденных опытов в сети интернет.
3. Провести собственные  эксперименты  (опыты с бумагой, с булавкой и CD-диском).
4. Проанализировать полученные результаты.
5. Сделать выводы.

 

Результаты изучения научной литературы

Дифракцией света называется явление отклонения света от прямолинейного направления распространения при прохождении вблизи препятствий.

Как показывает опыт, свет при определенных условиях может заходить в область геометрической тени.

Если на пути параллельного светового пучка расположено круглое препятствие (круглый диск, шарик или круглое отверстие в непрозрачном экране), то на экране, расположенном на достаточно большом расстоянии от препятствия, появляется дифракционная картина – система чередующихся светлых и темных колец.

Если препятствие имеет линейный характер (щель, нить, край экрана), то на экране возникает система параллельных дифракционных полос.

Дифракционные явления были хорошо известны еще во времена Ньютона, но объяснить их на основе корпускулярной теории света оказалось невозможным. Первое качественное объяснение явления дифракции на основе волновых представлений было дано английским ученым Т. Юнгом.

Явление дифракции накладывает ограничения на применение законов геометрической оптики:

Закон прямолинейного распространения света, законы отражения и преломления света выполняются достаточно точно только , если размеры препятствий много больше длины световой волны.

Дифракция накладывает предел на разрешающую способность оптических приборов:

— в микроскопе при наблюдении очень мелких предметов изображение получается размытым
— в телескопе при наблюдении звезд вместо изображения точки получаем систему светлых и темных полос.

 

Постановка опытов:
ОПЫТ С БУМАГОЙ

Можно  увидеть дифракцию света и на круглом отверстии в листе черной бумаги.
Сделайте большое отверстие, например, при помощи дырокола. Тогда под лупой будет видна легкая цветная кайма по его краям снаружи. У луча света, выходящего из большого отверстия, дифракционная картина почти незаметна. В большинстве случаев ее можно вообще не учитывать, полагая, что свет распространяется исключительно прямолинейно. Дифракционная картина крохотного отверстия, проколотого в бумаге иглой, гораздо больше, чем оно само, и  выглядит как система колец.

В этом случае  отверстие  выступает  как источник света с малыми угловыми размерами. Его можно заменить светящейся точкой любого происхождения.

Взяв, например, отражение солнца в шарике от подшипника, лежащем на черном фоне, можно увидеть отчетливую картину, состоящую из колец, как дифракция на отверстии.

Отражение солнца в шарике — не что иное, как его оптически уменьшенное изображение! Так, например, в шарике диаметром 3 мм мы видим солнце таким, каким бы оно виделось с очень далекой планеты. Поэтому звезды, находящиеся от нас гораздо дальше, предстают перед окуляром обычного телескопа как крохотные светящиеся точки, при увеличении которых можно видеть лишь их дифракционные картины.

ОПЫТ С БУЛАВКОЙ

Обычная булавка с колечком укреплена на кусочке дерева и освещена лампой карманного фонари с расстояния 1 — 1,5 м. Если на булавку посмотреть через лупу, то станет отчетливо видна дифракционная картина.

Точно так же рассмотрение мелких предметов через микроскоп с очень большим увеличением позволяет отчетливо видеть их дифракционные картины, и  их нередко принимают за реальные детали,  иногда приводило  к ложным открытиям.

Примеры дифракции в природе и в быту:

Тонкий слой облаков из водяных капелек, закрывающий солнце или месяц, действует как дифракционная решетка. Светило кажется окруженным разноцветным венцом (радужным ореолом) . В случае игольчатых, ледяных облаков получается другое явление: узкое кольцо большого радиуса вокруг солнца или луны. Оно возникает вследствие преломления света.

Если рассматривать пламя свечи через запотевшее стекло, посыпанное очень мелким порошком, то пламя кажется окруженным радужным ореолом.

Радуга возникает в основном вследствие преломления и полного отражения солнечных лучей в шарообразных каплях дождя. Радуга состоит из спектра, расположенного таким образом, что внешняя сторона радуги окрашена в красный цвет, а внутренний край – в фиолетовый цвет; от внешнего края до фиолетового располагаются все остальные цвета спектра. Радиус полукруга виден под углом зрения в 42,5º. Побочная радуга имеет внутренний радиус, видный под углом в 51º, и окрашена изнутри в красный цвет, а снаружи в фиолетовый.

Выводы: 

1. Изучив теорию и проведя опыты, мы сделали вывод, что в средах, в которых скорость волны плавно (по сравнению с длиной волны) меняется от точки к точке, распространение волнового пучка является криволинейным.
2. При этом световая волна также может огибать препятствие, но размеры препятствия должны быть сравнимы с длинной её волны, следовательно наша гипотеза была не верна.
3. Мы выяснили, что явление дифракции накладывает ограничения на применение законов геометрической оптики: закон прямолинейного распространения света, законы отражения и преломления света выполняются достаточно точно только , если размеры препятствий много больше длины световой волны.
4.  

   Дифракция накладывает предел на разрешающую способность оптических приборов: в микроскопе при наблюдении очень мелких предметов изображение получается размытым; в телескопе при наблюдении звезд вместо изображения точки получаем систему светлых и темных полос.

   No related posts.