Hvorfor hans Fraunhofer -diffraktion enkelt spalte?

Hvad er Fraunhofer -diffraktion?

* diffraktion er bøjning af bølger, når de passerer omkring forhindringer eller gennem åbninger.

* Fraunhofer -diffraktion er en specifik type diffraktion, hvor lyskilden og observationsskærmen er meget langt fra det diffraktionsobjekt (den enkelte spalte i dette tilfælde). Dette betyder, at lysbølgerne i det væsentlige er parallelle, når de passerer gennem spalten.

enkelt spalteopsætning

Forestil dig en enkelt, smal spalte oplyst af en parallel stråle af monokromatisk lys (lys af en enkelt farve, som en laser).

hvordan det fungerer

1. Huygens 'princip: Hvert punkt på bølgefronten, der passerer gennem spalte, fungerer som en sekundær kilde til sfæriske bølger. Disse bølger spredte sig i alle retninger.

2. interferens: Når disse bølger udbreder sig, forstyrrer de hinanden. På visse punkter på skærmen ankommer bølger i fase (crests møder kamre), hvilket resulterer i konstruktiv interferens (lyspunkter). På andre punkter ankommer bølger ud af fase (crests møder trug), hvilket fører til destruktiv interferens (mørke pletter).

Diffraktionsmønsteret

Resultatet på skærmen er en række lyse og mørke bånd kaldet interferens frynser.

* Central maksimum: Det lyseste bånd er i midten, lige overfor spalte. Det er bredere end de andre lyse bånd.

* mørke minima: Mørke bånd forekommer, hvor bølger fra forskellige dele af spalten destruktivt forstyrrer.

* Sekundært maksima: Mindre lyse bånd (sekundært maksima) vises mellem de mørke minima. Disse er mindre intense end det centrale maksimum.

faktorer, der påvirker mønsteret

* spaltebredde: En smalere spalte producerer et bredere diffraktionsmønster.

* bølgelængde af lys: Kortere bølgelængder (blåt lys) skaber mere tæt placerede frynser. Længere bølgelængder (rødt lys) skaber bredere afstand.

nøgle ligninger

* Position af mørk minima: De mørke minimas positioner er givet af:*sin θ =mλ/a *, hvor:

* θ er vinklen fra midten af ​​mønsteret til MTH mørke minimum.

* λ er lysbølgelængden.

* A er bredden af ​​spalten.

* M er et heltal (1, 2, 3, ...), der repræsenterer rækkefølgen af ​​det mørke minimum.

applikationer

* Forståelse af lysets karakter: Fraunhofer -diffraktion demonstrerer lysets bølgekarakter og giver bevis for Huygens 'princip.

* spektroskopi: Diffraktionsgitter (flere spalter) bruges i spektroskopi til at adskille lys i dens komponentbølgelængder.

* Optiske instrumenter: Diffraktionseffekter overvejes i designet af teleskoper, mikroskoper og andre optiske instrumenter.

Kortfattet

Fraunhofer -diffraktion gennem en enkelt spalte skaber et karakteristisk mønster af lyse og mørke frynser. Dette mønster er et direkte resultat af lysets bølgekarakter og påvirkes af spaltebredden og bølgelængden af ​​lys. Det er et grundlæggende koncept inden for optik med applikationer inden for forskellige videnskabelige og teknologiske områder.