Beïnvloed frekwensie diffraksie: hoe en gedetailleerde feite


In vorige artikels het ons kortliks oor diffraksie en gedrag van lig- en klankgolwe om diffraksie te veroorsaak. In hierdie pos, laat ons leer oor die faktore wat diffraksie beïnvloed.

Frekwensie verwys na die aantal golwe wat in 'n eenheid van tyd na 'n vaste punt beweeg. Sedert diffraksie plaasvind as gevolg van die golf wat die hoek van die hindernis tref, beïnvloed frekwensie diffraksie aangesien die golf 'n sekere frekwensie het? Indien wel, kom ons leer die verband tussen frekwensie en diffraksie en hoe beïnvloed frekwensie diffraksie in detail.

Hoe beïnvloed frekwensie diffraksie?

Elke golf wat in 'n medium voortplant, het 'n sekere frekwensie wat omgekeerd met die golflengte geassosieer word. Ons het egter geleer die invloed van golflengte op diffraksie; dit is so duidelik dat frekwensie ook die diffraksie kan beïnvloed.

Diffraksiepatroon van golf wat illustreer hoe frekwensie diffraksie beïnvloed Beeldkrediete: Beeld deur PublicDomainPictures van Pixabay

Frekwensie is 'n onveranderlike entiteit na die diffraksie, dit wil sê die frekwensie van die invallende golf verander nie wanneer die golf gebuig word nie. Die hoeveelheid diffraksie hang egter af van die frekwensie van die invallende golf.

beïnvloed frekwensie diffraksie
Diagram wat illustreer hoe frekwensie diffraksie beïnvloed

Die golf met hoë frekwensie buig minder as die golf met lae frekwensie.

Aangesien hoë frekwensie na korter golflengte verwys, in die verskynsels van diffraksie, altyd golf met groter golflengte vinniger buig as die kort golflengte. Die invallende golf met lae frekwensie moet dus invallend wees om groter diffraksie te verkry.

As ons die voorbeeld van die klankgolf oorweeg, kan die volgende feite waargeneem word:

  • Wanneer 'n hoëfrekwensie klankgolf met 'n korter golflengte die hindernis tref, die golwe buig nie; in plaas daarvan reflekteer hulle terug om die hindernis, skep die skaduwee van klank agter die hindernis.
  • Die lae-frekwensie klank tref die struikelblok; die golflengte van die invallende golf is baie langer as die versperring; dus kan die golf gaan maklik oor die hoek van die versperring, wat die golf se diffraksie skep.
  • Wanneer 'n golf van frekwensie gelyk aan die versperring dimensie tref, hulle skep die middelfrekwensiereeks, en die golwe is om die voorwerp gebuig. Die rand van die voorwerp word as die fokuspunt gebruik en genereer die nuwe golffront wie se frekwensie sal dieselfde bly, maar die intensiteit word verminder.

Frekwensie- en diffraksieverwantskap

Alhoewel die frekwensie van die golf en gebuigde golf dieselfde bly voor en nadat die diffraksie plaasvind, hang diffraksie altyd af van die frekwensie. Hierdie afhanklikheid kan uitgedruk word deur die verband tussen die frekwensie en diffraksie te verskaf soos hieronder gegee.

Kom ons veronderstel dat 'n liggolf met golflengte λ deur 'n spleet met breedte d gevoer word en die liggolf s beweeg in 'n reguit lyn om die diffraksierande te gee.

Beeld om die verband tussen frekwensie en diffraksie te beskryf

Die hoeveelheid diffraksie kan gegee word deur die vergelyking,

sinθ=λ/d

Waar; θ is die hoek tussen die invallende en gebuigde golf.

Die golflengte kan gegee word in terme van frekwensie as

f=c/λ

Waar; c is die snelheid van lig. As ons die terme herrangskik, kry ons frekwensie as

λ=c/f

Die vervanging van die λ in die bostaande vergelyking; ons kry

sinθ=c/df

As ons die diafragma as 'n sirkelvormige opening beskou het, kan die vergelyking gewysig word as

sinθ=1.22(c/df)

Waar; 1.22 is die konstante d is die deursnee van die diafragma en θ is die hoek tussen die invallende en gebuigde golf.

As die hoek θ baie klein is; dan, sinθ~θ , dan sal die vergelyking wees

θ=1.22(c/df)

Dit gee die diffraksie van die golf met 'n sekere frekwensie van die invallende golf. Dit gee die verband tussen die diffraksie en frekwensie aangesien hulle omgekeerd verwant is. Die vergelyking wat ons verkry het, sê dat die diffraksie meer is as 'n golf van lae frekwensie op die diafragma inval.

Algemene vrae

Wat is die noodsaaklike voorwaardes wat nodig is vir die diffraksie van lig?

Die lig ondergaan diffraksie as dit die toestande het wat hieronder gelys word.

  • Die lig moet monochromaties wees om 'n perfek te bereik diffraksie patroon. (Die diffraksie kan met wit lig verkry word, maar ons kry die verspreiding van kleure as 'n diffraksiepatroon).
  • Die golflengte van die lig moet ooreenstem met die breedte van die diafragma wat gebruik word.
  • Die breedte van die spleet moet voldoende smal wees om goeie diffraksie-rands te kry.

Veroorsaak diffraksie interferensie?

Ja, in sommige gevalle kan die diffraksie interferensie veroorsaak.

Interferensie verwys na die superposisie van twee of meer koherente liggolwe. As 'n monochromatiese liggolf deur 'n dubbelspleet gevoer word, word hulle eers by die hoek van die spleet gebuig, en dan kom die twee gebroke liggolwe op mekaar, wat die interferensie veroorsaak.

Is die rande wat deur diffraksie verkry word ewe gespasieer?

Die ruimtelike rangskikking van die rande hang af van die spleet wat ons vir die diffraksie-eksperiment gekies het.

  • In 'n enkelspleet-eksperiment is die rande nie eweredig versprei nie. Die breedte van die rande wat ons van die enkelspleet verkry het, is ongelyk, en die breedte daarvan neem af soos dit uitwaarts beweeg.
  • In 'n dubbelspleet-eksperiment is die rande ewe gespasieer soos ons kry inmengransie van die gediffrakteerde lig; hulle breedte is ook gelyk.

Beïnvloed die hoek van die invallende golf die diffraksie?

Die invalshoek beïnvloed nie die diffraksie van die golf nie.

Diffraksie is 'n golfverskynsel wat afhang van die golflengte, frekwensie van die golf en die lineêre dimensie van die hekkie. Die hoek waarteen die golf inval maak nie saak vir die golf om gebuig te word nie.

Bly die eienskappe van die golf dieselfde na die diffraksie?

Diffraksie is die proses wat geen eienskappe van die golf verander nie. Dit verander die rigting van die golf effens.

Wanneer 'n golf van spesifieke golflengte, frekwensie en spoed 'n hindernis tref, verander die golf sy rigting, wat die buiging van die golf veroorsaak. Die eienskappe soos spoed, golflengte, frekwensie en tydperk bly onveranderd selfs na die diffraksie.

Hoe beïnvloed die brekingsindeks van die medium die diffraksie?

Diffraksie is 'n ruimtelike verskynsel wat voorkom as gevolg van die onveranderlike eienskappe van die golfmedium.

Die golflengte van die golf wissel omgekeerd met die brekingsindeks van die medium, dit wil sê die medium wat 'n hoë brekingsindeks het, die golf wat in die medium beweeg moet 'n korter golflengte hê - die korter golflengte lei tot minder dus hoë brekingsindeks medium vertoon lae diffraksie.

Keerthi Murthi

Ek is Keerthi K Murthy, ek het nagraadse studie in Fisika voltooi, met die spesialisasie in die veld van vastestoffisika. Ek beskou fisika nog altyd as 'n fundamentele vak wat aan ons daaglikse lewe gekoppel is. As 'n wetenskapstudent geniet ek dit om nuwe dinge in fisika te verken. As skrywer is my doel om die lesers op die vereenvoudigde wyse deur my artikels te bereik. Bereik my – keerthikmurthy24@gmail.com

Onlangse plasings