valuri de difracție (diffractus latină. - Literalmente defalcate, rupte) - un fenomen care poate fi privit ca o abatere de la legile opticii geometrice, propagarea undelor. Inițial, conceptul se referea doar la undele de difracție de trecere în jurul obstacolelor, dar, în prezent, o interpretare mai largă, de difracție a conecta o gamă foarte largă de fenomene care au loc în propagarea undelor în medii neomogene, precum și de distribuție limitată în valuri spațiale. Difracția este strâns legată de fenomenul de interferență. Mai mult decât atât, fenomenul de difracție este adesea interpretat ca un caz special de interferență (interferența undelor secundare) în sine.
Difracția undelor se observă, indiferent de natura lor și pot să apară:
- în transformarea structurii spatiale undei. În unele cazuri, această transformare poate fi considerată ca fiind „îndoire“ obstacole valuri în alte cazuri - ca o extensie a răspândirii unghiului de fascicule de undă sau deviere într-o anumită direcție;
- în extinderea undelor în spectrul lor de frecvență;
- în convertirea valuri de polarizare;
- schimba în structura fazei de undă.
Efectele de difracție depind de raportul dintre lungimea de undă și dimensiunea caracteristică a neregularităților sau neuniformități ale structurii de undă medie în sine. Ei au cel mai puternic manifestat în dimensiunile neomogenitățile sunt comparabile cu lungimea de undă. Când dimensiunile neomogenitățile depășesc substanțial lungime de undă (3-4 ordine de mărime și mai mult) fenomenul de difracție, de obicei, pot fi neglijate. În acest ultim caz propagarea undei cu un grad ridicat de acuratețe descris de legile opticii geometrice. Pe de altă parte, în cazul în care neomogenitățile de dimensiuni medii este mult mai mică decât lungimea de undă, în acest caz, în loc de difracție vorbesc adesea despre fenomenul de dispersie a undelor.
Difracția mai bine studiat a electromagnetice (în particular, optice) și acustice valuri, și, de asemenea, valuri-gravitație capilară (valuri la suprafața lichidului).
Subtilități în interpretarea termenului „difracție“ Edit
Fenomenul de difracție a rolului important jucat de dimensiunile inițiale ale regiunii câmpului undei și structura inițială a câmpului val, care este supus transformării substanțiale dacă elementele wavefield structură comparabilă cu o lungime de undă sau mai puțin de ea. De exemplu, unda fascicul de spațiu limitat tinde să „dispersa“ ( „sângerează“), în spațiul chiar se propagă într-un mediu omogen. Acest fenomen nu este descris de legile opticii geometrice și se referă la fenomene de difracție (difracție divergență de difracție răspândire fascicul de undă). restricție inițială wavefield în spațiu și structura sa specifică poate avea loc nu numai datorită prezenței elementelor absorbante sau care reflectă, dar, de exemplu, în generație (generație, radiația) a câmpului de undă.
Inițial, fenomenul de difracție a fost interpretat ca barierele de îndoire val. adică pătrunderea undelor în umbra geometrică. Trebuie remarcat faptul că, în medii în care viteza undei lin (comparativ cu lungimea de undă) variază de la un punct la altul, răspândirea fasciculului de undă este curbată (vezi. Optica gradientului. Waveguides Gradient. Mirage). În acest val poate merge, de asemenea, în jurul valorii de obstacol. Cu toate acestea, o astfel de propagare a undei curbilinie poate fi descris printr-o ecuații optice geometrice, iar acest fenomen nu se aplică difracției. Retragerea din propagarea rectilinie a luminii este, de asemenea, observată în câmpuri gravitaționale puternice. Experimental a confirmat că lumina care trece în apropierea unui obiect masiv, cum ar fi în apropierea stelei deviază în câmpul său gravitațional în direcția de stele. Astfel, în acest caz, se poate vorbi de „rotunjire“ bariere de undă a luminii. Cu toate acestea, acest fenomen se aplică și de difracție. Cu toate acestea, în multe cazuri, difracție poate fi și nu este legată de obstacole de by-pass. Un exemplu este neabsorbant difracție (transparente) așa-numitele structuri de fază.
Din punct de vedere al științei moderne ca definiția de difracție obstacol de difracție de lumină este recunoscută insuficientă (prea îngustă) și nu destul de adecvat.
Deoarece, pe de o parte, fenomenul de difracție de lumină a fost imposibil de explicat în ceea ce privește modelul de radiații, care este, din punct de vedere al opticii geometrice, iar pe de altă parte, difracția a primit o explicație completă în cadrul teoriei val, este de multe ori sub difracție, pentru a înțelege manifestarea oricărei abateri de la legile optice geometrice. Trebuie remarcat faptul că unele fenomene de undă nu sunt descrise de legile opticii geometrice și, în același timp, nu se aplică de difracție. Asemenea fenomene tipice val includ, de exemplu, rotirea planului de polarizare a undei de lumină într-un mediu optic activ care nu este difracție. Cu toate acestea, singurul rezultat al așa-numitei difracția coliniari conversie modul optic poate fi roti cu precizie planul de polarizare, în timp ce fasciculul val difractate menține direcția inițială de propagare. Un astfel de tip de difracție poate fi implementată, de exemplu, difracția luminii prin ultrasunete în cristale birefringente, în care vectorii de undă ale undelor optice și acustice sunt paralele între ele. Un alt exemplu: în ceea ce privește optica geometrică este imposibil de a explica fenomenele care au loc în așa-numitele ghidurile de undă cuplate, cu toate că aceste efecte nu sunt considerate a fi de difracție (val fenomene asociate cu câmpurile de „însoțitor“).
O proprietate comună a tuturor efectelor de difracție este tocmai dependența clară a acestui fenomen asupra relației dintre lungimea de undă și neregularitățile de dimensiuni medii. Prin urmare, unda de difracție este un fenomen universal, și se caracterizează prin aceeași lege, în cazul valurilor de natură diferită.
Amplitudine și neomogenități de fază Editare
cazuri de difracție privată Editare
Rotunjirea obstacole valuri pe suprafața lichidului Edit
I difracție de lumină la marginea ecranului. Editați delimitarea umbrei
Difracția la fantă Edit
Ca un exemplu, să considerăm modelul de difracție care apare când lumina trece printr-o fantă într-un ecran opac. Vom găsi intensitatea luminii în funcție de unghiul în acest caz.
Reprezentarea matematică a principiului Huygens este folosit pentru a scrie ecuația originală.
Luați în considerare un monocromatica unde plane cu o amplitudine a unui incident de lungime de undă λ pe ecran cu o lățime de fantă, care este.
Dacă tăietura este într-un plan X'-y“, centrat în origine, atunci se poate presupune că unda de difracție produce ψ distanță r. care diverge radial departe de incizie poate fi scris:
Fie (x „y“, 0) - Punctul în cadrul secțiunii pe care le integrează. Vrem să știm intensitatea în punctul (x, 0, z). Fanta are o dimensiune finită în direcția x (de la) și în direcția y este infinită ([,]).
Distanța r de fantă este definită ca:
Presupunând cazul de difracție Fraunhofer. Obținem condiție. Cu alte cuvinte, distanța până la punctul de observație este mult mai mare decât dimensiunea caracteristică a diferenței (lățime). Folosind dezvoltarea binomială, și termenii de ordine de micime al doilea și mai mari neglijând, distanța poate fi scrisă ca:
Se vede că 1 / r la ecuația nu oscilează, adică dă mică contribuție la intensitatea în comparație cu multiplicatorul exponențială. Și apoi se poate scrie aproximativ ca z.