Uvod
Svjetlost
Difrakcija
Polarizacija
Literatura

3. DIFRAKCIJA SVJETLOSTI

Svjetlost im adva karaktera, ponaša se kao talas i kao snopnevjerovatno sitnih čestica, fotona.

...(slika 3.1)

Ako svjetlost ima karakteristiku talasa onda može djelimično skrenuti iza prepreke.Ta se pojava naziva ogib ili difrakcija. Da bi došlo do difrakcije veličina prepreke i talasna dužina svjetla moraju stajati u određenim odnosima.
Jednostavno, ogib( difrakcija) je pojava odstupanja svjetlosti od širenja po pravcu kad naiđe na prepreku čije se dimenzije ne razlikuju puno od talasne dužine svjetlosti koju posmatramo. Difrakcija se javlja na uskim pukotinama, malim otvorima i tankim preprekama (tanka žica, vlakno, kosa ili dlaka), ali se može javiti i na većim tijelima koja imaju oštre rubove kao što su tanki limovi (dijafragma u objektivu), nož, britva, žilet...
Dakle, difrakcija svjetlosti je tipična talasna pojava karakteristična ne samo za talase svjetlosti već se također opaža na zvučnim talasima kao i talasima na vodi.

3.1 Difrakcija ravnog svjetlosnog talasa

Ovu pojavu izučavao je njemački fizičar Fraunhofer i zbog toga se često naziva i fraunhoferovska difrakcija. Uslovi njegovog ostvarivanja su da na otvor pada ravni talas i da se efekti posmatraju na beskonačnoj udaljenosti od otvora. Da bi se dobio ravni svjetlosni talas, treba izvor postaviti u žicu sabirnog sočiva.
Drugi uslov je zadovolje ako se difraktivna svjetlost propusti kroz sabirno sočivo i efekti posmatraju na ekranu smještenoj u njegovoj žižnoj ravni (slika 3.1.1, na crtežu nije prikazano prvo sočivo).
Neka na otvor širine a=MN ravni svjetlosti talas u pravcu normalnom na otvor. Svaki dio otvora je izvor sekundarnih talasa koji se prostiru u svim pravcima. Pravac prostiranja talasa prikazan je svjetlosnim zrakama. Putna razlika Δr krajnjih zraka, u pravcima MC i ND, koji zaklapaju ugao φ sa početnim pravcem, je:
Δr=NF=asinφ, gdje je F tačka u kojoj normala spuštena iz tačke M siječe pravac ND.

...(slika 3.1.1)

 Ako je broj zona paran:                  
                               asinφ=±2mχ/2 (m=1, 2, 3,...),
u tački P se opaža difrakcioni minimum ili tamno mjesto.
Ako je broj zona neparan:
                                asinφ=±(2m+1)χ/2 (m=1, 2, 3,...),
u tački P se opaža difrakcioni maksimum ili svijetlo mjesto.
Kako je φ=0 (za svjetlost koja se prostire u prvibitnom pravcu), cijeli otvor predstavlja jednu zonu. Svjetlost koja se prostire u tom pravcu odnosi najveći dio prvobitni svjetlosne energije i formirana je na ekranu centralni difrakcioni maksimum.Položaj difrakcionih maksimuma zavisi i od talasne dužine upotrebljene svjetlosti.
U slučaju kad na svjetlo dolazi složena svjetlost, dobija se difrakcioni spektar. Najbliži centralnom maksimumu je difrakcioni maksimum svjetlisti najmanje talasne dužine, a najdalji maksimumi svjetlosti najveće talasne dužine.

3.2. Difrakcija na rešetki

Difrakcione rešetke se koriste za dobijanje upotrebljivih difrakcionih spektara. Difrakciona rešetka je pravilan niz otvora na neprozirnom materijalu. Dobijaju se preciznim urezivanjem paralelnih linija. Ako su one urezane na staklu onda predstavljaju ne prozirni dio, jer na njima dolazi do rasipanja svjetlosti. Otvori su dijelovi stakla bez linija.
Izraz d=a+b se naziva konstanta difrakcione rešetke, gdje je a širina otvora, a b ne prozirni dio. Kako rešetka služi kao spektralni analizator, pomoću je je moguće precizno odrediti talasnu dužinu pojedinih komponenti složene svjetlosti.

3.3. Difrakcija rendgenskih zraka

Povećanje frekvencije u spektru elektromagnetskog zračenja ekvivalentno je smanjenju talasne dužine. Rendgenski zraci imaju veoma malu talasnu dužinu i potrebna je vrhunska tehnologija da bi se napravile difrakcione rešetkena kojima bi se provjerila talasna svojstva tog dijela elektromagnetnog zračenja. Sa crteža(crtež 3.3.1) je vidljivo da je putna razlika:

                                      Δr=2dsinυ, gdje je d razmak između atoma A i B.

...(slika 3.3.1)

Uslov za interferencione maksimume je :
                                    2dsinυ=nχ  (n=1, 2, 3, ...).
Ovaj uslov naziva se Bregov uslov. Iz diferentne slike moguće je odrediti d.

3.4 Difrakcija talsa na vodi

Kako je već rečeno difrakcija je karakteristična i za talase na vodi. Difrakcija talasa se može primjetiti gledajući morske talase kako nailaze na primjerice drvene stubove u vodi i slično.
Napravimo mali eksperiment s talasima na vodi. Pomoću grafoskopa na kojeg smo stavili posudu s vodom na čijem se kraju nalazi vibrator s pločastim nastavkom (pomoću kojeg proizvodimo talase na vodi)
posmatrati ćemo nastanak difrakcije talasa na vodi (slika 3.4.1).Stavimo li na put talasa prepreku (npr. neku malu pukotinu)
nekom prolaska kroz nju talasi se ugibaju u području sjene (crveni krugovi na slici 3.4.2).

   ...(slika 3.4.1.) aparat za proučavanje difrakcije talasa na vodi 

    ... (slika 3.4.2.) difrakcija talasa na vodi (velika pukotina)

Difrakcija se lakše uoči što je pukotina uža. Ako je pukotina jednaka talsnoj dužini, iza pukotine talasi se ogibaju tako što se šire u cijeli prostor iza pukotine.
Kada je pukotina veća od talasne dužine, talasi se šire tako da zapravo vidimo geometrijski sjenu pukotine (slika 3.4.2).
Difrakcija se može objasniti Huygensovim načelom. Kada talas ulazi u pukotinu koja ima dimenzije kao njegova talasna dužina, ponaša se kao izvor novog kuglastog talasa koji se iz svake tačke unutar pukotine širi u svim smjerovima.

Slika 3.4.3. Difrakcija talasa na vodi (širina pukotine manja od talasne dužine).
Slika 3.4.4. Difrakcija talasa na vodi (širina pukotine veća od talasne dužine).
Slika 3.4.5. Difrakcija talasa na vodi (širina pukotine puno veća od talasne dužine).

Stranica je namjenjena za Internet Explorer!