Kan lig om hoeke buig: 9 belangrike feite


Die antwoord is "Ja", lig kan om hoeke buig.

Wanneer lig om die rande van 'n voorwerp beweeg, is dit geneig om sy pad om die hoeke te buig. Hierdie eienskap van lig staan ​​bekend as diffraksie. Die verskynsel van diffraksie hang af van die voortplanting van lig. Om hierdie verskynsel te bestudeer, word lig as 'n golf behandel.  

Contents [show] :

Wat is diffraksie van lig?

Diffraksie van lig verwys na die verskynsels van buiging van liggolwe om die hoeke van 'n obstruerende voorwerp met 'n grootte wat vergelykbaar is met die golflengte van lig. Die verskynsel van diffraksie hang af van die voortplanting van lig. Om hierdie verskynsel te bestudeer, word lig as 'n golf behandel.

Die mate of mate waarmee die ligstrale buig is afhanklik van die grootte van die obstruerende voorwerp en die golflengte van lig. Wanneer die grootte van die voorwerp baie groter is in vergelyking met die golflengte van lig, is die mate van buiging weglaatbaar en kan dit nie behoorlik opgemerk word nie. Wanneer die golflengte van lig egter vergelykbaar is met die grootte van die obstruerende voorwerp (soos 'n stofdeeltjie), dan is die mate van diffraksie hoog, dit wil sê die liggolwe buig teen groter hoeke. In sulke gevalle kan ons die diffraksie van lig met die blote oog waarneem.

Let ons leer meer oor hoe lig om hoeke buig:

Hoe kan lig om hoeke buig?

Volgens klassieke fisika word die verskynsel van diffraksie deur 'n liggolf ervaar vanweë die manier waarop dit voortplant. Die verskynsel is deur Christiaan Huygens en Augustin-Jean Fresnel beskryf in die Huygens-Fresnel-beginsel en die beginsel van superposisie van golwe. Liggolfvoortplanting kan visueel geïnterpreteer word deur elke enkele deeltjie in die medium van voortplanting te neem as 'n puntbron wat aanleiding gee tot die sekondêre golffront van 'n sferiese golf.

Die verplasing van die golwe vanaf elke puntbron word opgetel om 'n sekondêre golf te vorm. Amplitudes en relatiewe fases van elke golf speel 'n belangrike rol in die bepaling van die daaropvolgende sferiese golf wat gevorm word. Die amplitude van die resulterende golf kan enige waarde neem wat tussen 0 lê en die byvoeging van die individuele amplitudes van die puntbronne.

Daarom bestaan ​​'n algemene diffraksiepatroon uit 'n reeks minima en maksima.

Volgens moderne Quantum-optika gee elke Foton wat deur 'n dun spleet beweeg aanleiding tot sy eie golffunksie. Hierdie golffunksie hang af van verskeie fisiese faktore soos die afmetings van die spleet, die afstand vanaf die skerm en die aanvanklike toestande van die fotongenerering. 

Die diffraksieverskynsel kan kwalitatief verstaan ​​word deur die relatiewe fases van die sekondêre golwefronte in ag te neem. Die superposisie van twee halfsirkels van golwe lei tot konstruktiewe interferensie. Wanneer twee halwe sirkels golwe mekaar uitkanselleer, lei dit tot vernietigende interferensie.

Diffraksie in Atmosfeer:

Lig word in die atmosfeer afgebuig deur om die atmosferiese deeltjies te buig. Gewoonlik word die lig afgebuig deur die klein waterdruppels wat in die atmosfeer hang. Die buiging van lig kan aanleiding gee tot ligte rande ligte, donker of gekleurde bande. Die silwer rand wat om die kante van wolke of die kroon van die maan of die son waargeneem kan word, is ook 'n gevolg van die diffraksie van lig. 

Buiging van lig soos gesien deur warm stoom. (kan lig om hoeke buig) Beeldbron: Brocken InaglorySon glorie by die stoom van warmwaterbronCC BY-SA 3.0

Voorbeelde van diffraksie gesien in die alledaagse lewe

Enkele voorbeelde van diffraksie of buiging van lig kan dikwels in ons daaglikse lewe gesien word, soos:

CD of DVD: In 'n CD of DVD-skyf kan ons dikwels die vorming van 'n reënboogagtige patroon sien. Hierdie reënboogagtige patroon word gevorm as gevolg van die verskynsel van diffraksie. Hier dien die CD of DVD as 'n diffraksierooster. 

Hologram: 'n Hologram is so ontwerp dat dit 'n diffraksiepatroon produseer. Sulke hologramme word dikwels in kredietkaarte of boekomslae gesien. 

Laserstraalvoortplanting: Die verandering in die straalprofiel van 'n laserstraal soos bepaal deur die verskynsel van diffraksie wat plaasvind wanneer die laserstraal deur 'n medium voortplant. Die laagste aangetekende divergensie as gevolg van die breuk word verskaf deur 'n planêre ruimtelik koherente golffront met 'n Gaussiese balkprofiel. Oor die algemeen, hoe groter die uitsetstraal, hoe stadiger is die divergensie.

Die mate van divergensie van 'n laserstraal kan verminder word deur eers die straal met behulp van 'n konvekse lens te divergeer en dan die straal te konvergeer of te kollimeer met behulp van 'n tweede konvekse lens met 'n fokuspunt wat saamval met die fokuspunt van die eerste konvekse lens. Op hierdie manier sal die resulterende balk 'n groter deursnee hê in vergelyking met die oorspronklike balk en dus sal die divergensie verminder word.

Diffraksie beperkte beelding: Diffraksie beperk die oplosvermoë van 'n beeldstelsel. As gevolg van afleiding kan die ligstraal nie op 'n enkele punt fokus nie. In plaas daarvan vind die vorming van 'n foutskyf plaas wat 'n sentrale helder kol het met 'n konsentriese sirkel wat dit omring. Dit word gesien dat met 'n groter diafragma die lense in staat is om beelde fyner op te los. 

Enkelspleet diffraksie: Die diffraksie van 'n lang spleet met geringe breedte word geneem. Die spleet word dan verlig met 'n puntbron van lig. Nadat dit deur die spleet gegaan het, word die lig in 'n reeks sirkelvormige golffronte afgebuig. Die spleet is wyer as die golflengte van lig dan kan dit interferensiepatrone produseer in die spasie wat onder die spleet lê.

Diffraksiepatroon soos waargeneem deur 'n enkele spleet. kan lig om hoeke buig).Beeldbron: Dicklyon at Engelse WikipediaGolfdiffraksie 4Lambda-spleet, (kan lig om hoeke buig) gemerk as publieke domein, meer besonderhede oor Wikimedia Commons

TDie konsep van buiging van lig kan sertifikaat veroorsaakain qgebruike in mense se gedagtes. Kom ons kyk na sommige van daardie vrae:

Beweeg lig in 'n reguit lyn? Indien wel, hoe?

Lig is 'n elektromagnetiese golf en daarom beweeg dit in die vorm van 'n golf. Die golflengte van lig is egter baie klein. Gevolglik word 'n liggolf ongeveer geneem as 'n straal wat in 'n reguit lyn beweeg. Die golfeienskap van lig kan slegs waargeneem word wanneer dit in wisselwerking is met voorwerpe met 'n grootte wat vergelykbaar is met die golflengte van lig. Vir die voorwerpe in ons daaglikse lewe word die interaksie met lig geneem as strale wat in 'n reguit lyn beweeg. Vir kleiner voorwerpe buig lig om hoeke as gevolg van diffraksie.

Hoe hou interferensie verband met watergolwe?

kan lig om hoeke buig
Watergolwe.
 Beeldbron: (kan lig om hoeke buig)WerkwoordvangerGolfdiffraksie by die Blue Lagoon, AbereiddyCC BY-SA 4.0

Die interferensie van liggolwe veroorsaak die optiese effekte as gevolg van die buiginging van lig. Ons kan hierdie feit visualiseer deur die liggolwe as watergolwe voor te stel. Gestel jy hou 'n houtplank op 'n wateroppervlak om te dryf, sal jy agterkom dat die watergolwe die houtplank op en af ​​sou laat bons in ooreenstemming met die invallende watergolwe. Hierdie watergolwe versprei verder in elke rigting en meng in met die naburige watergolwe.

Wanneer die kruine van twee watergolwe saamsmelt, lei dit tot die vorming van 'n versterkte golf dws konstruktiewe interferensie vind plaas. Wanneer die trog van 'n golf egter inmeng met die kruin van 'n ander golf, kanselleer hulle mekaar uit wat lei tot 'n nulamplitude wat geen vertikale verplasing het nie, dws vernietigende interferensie. Wanneer die trôe van twee afsonderlike golwe inmeng, vorm hulle 'n meer onderdrukte trog.

Dieselfde patroon word waargeneem in die geval van liggolwe. Wanneer die lig van die son druppels water teëkom wat in die atmosfeer gesuspendeer is, tree die liggolwe in wisselwerking met mekaar op 'n wyse soortgelyk aan dié wat hierbo genoem is in die geval van watergolwe. In die geval van liggolwe vind konstruktiewe interferensie plaas wanneer die piekamplitude van twee liggolwe in wisselwerking tree om 'n meer versterkte golf te produseer.

Met ander woorde, wanneer twee kruine liggolwe in wisselwerking tree of inmeng, vorm hulle 'n helderder patroon. Vernietigende interferensie vind plaas wanneer die trog van 'n liggolf inmeng met die kruin van 'n ander golf. Hierdie vernietigende interferensie word waargeneem deur die vorming van 'n donkerder patroon. 

Diffraksie van lig wat die vertoon van kleure in 'n spinnerak veroorsaak. (kan lig om hoeke buig)
Beeldbron: Brocken InagloryDiffraksiepatroon in spinnerakCC BY-SA 3.0

Hoe kan lig om hoeke binne 'n optiese vesel buig?


Ligstrale word gebreek nadat dit die optiese veselmateriaal binnegegaan het.

Die liggolwe versprei deur die optiese veselkern deur heen en weer gebreek te word vanaf die grens of die koppelvlak tussen die kern en die bekleding. Lig versprei deur die optiese vesel sonder om deur die vesel te beweeg of deur 'n verskynsel van totale interne breking te beweeg. 

Totale interne refleksie kan slegs plaasvind wanneer die hoek van die invallende lig op die grens van die optiese vesel groter is as die kritieke hoek van die vesel. Wanneer die hoek groter is as die kritieke hoek, word die lig in die optiese vesel gebreek in plaas daarvan om deur die bekleding uit te lek.

Wat is die toestand van maksimum afwyking van lig in prisma?

Die maksimum afwyking van lig in 'n prisma kan moontlik wees as gevolg van die volgende twee toestande:

1. Die maksimum afwyking van lig kan slegs plaasvind as die hoek wat inval op die prisma 'n regte hoek is, dws 90 grade. Hierdie eienskap staan ​​ook bekend as weiding insidensie vanweë die feit dat die ligstrale amper langs die oppervlak van die prisma “wei”.

2. Die tweede voorwaarde vir maksimum afwyking van lig in 'n prisma is dat wanneer 'n opkomende straal teen 90 grade gereflekteer word of ons kan sê dat dit langs die oppervlak van die prisma wei. Hierdie toestand is soortgelyk aan die toestand wat hierbo genoem is vir die tweede oppervlak.

Let wel: ons moet nie die maksimum afwykingshoek met die hoek van minimum afwyking van 'n prisma verwar nie.

Wat is die verskil tussen verstrooiing en diffraksie?

Verstrooiing van lig: Verstrooiing van lig vind plaas wanneer lig klein voorwerpe soos stofdeeltjies of gasvormige molekules waterdamp tref, dit is geneig om van sy reguit pad van voortplanting af te wyk. Hierdie verskynsel word die verstrooiing van lig genoem. Verstrooiing van lig kan in verskeie omgewingsverskynsels opgemerk of waargeneem word. Die blou kleur van die lug, die wit kleur van wolke, die rooi kleur van die lug tydens sonsondergang en sonsopkoms, die Tyndall-effek, ens. is 'n paar voorbeelde van verstrooiing van lig.

Verkeersligte of gevaarseine is gewoonlik rooi van kleur omdat rooi die minste uit alle golflengtes strooi. Die mate van verstrooiing is omgekeerd eweredig aan die vierde mag van golflengte van lig. Die verskynsel van verstrooiing kan waargeneem word as golfinteraksies en partikelinteraksies beide. Die eienskap van verstrooiing is gekoppel aan golfinteraksies.

Diffraksie van lig: diffraksie van lig verwys na die verskynsel waardeur ligstrale geneig is om om die hoeke van 'n voorwerp te buig met 'n grootte wat vergelykbaar is met die golflengte van lig. Diffraksie word slegs waargeneem deur lig slegs as 'n golf te behandel. Die eienskap van diffraksie is gekoppel aan golfvoortplanting. Die patrooninterferensiepatroon waargeneem tydens enkelspleet eksperiment, roosters, hologramme uitskeidings kom voor as gevolg van diffraksie.

Is dit moontlik vir 'n invallende straal om 'n hoek van meer as 90 grade te hê?

Die invalshoek na 'n oppervlak word gedefinieer as die hoek wat deur die ligstraal gemaak word vanaf die normaal na die punt wat dit raak. Daarom is die maksimum hoek wat gemaak kan word met die normaal tot die oppervlak 90 grade aan weerskante.

Ons hoop dat hierdie pos jou vrae beantwoord het die verskynsel herwin van diffraksie.

Sanchari Chakraborty

Ek is 'n ywerige leerder, tans belê in die veld van Toegepaste Optika en Fotonika. Ek is ook 'n aktiewe lid van SPIE (International Society for Optics and Photonics) en OSI (Optical Society of India). My artikels is daarop gemik om kwaliteit wetenskapnavorsingsonderwerpe op 'n eenvoudige dog insiggewende manier aan die lig te bring. Wetenskap ontwikkel sedert die vroegste tye. So, ek probeer my deel om die evolusie te ontgin en dit aan die lesers voor te lê. Kom ons koppel deur https://www.linkedin.com/in/sanchari-chakraborty-7b33b416a/

Onlangse plasings