Дифракція світла – коротко

Перед дифракцією потрібно сказати про її “подругу” – інтерференцію. Адже інтерференція і дифракція світла – це явища, які спостерігаються одночасно.

Інтерференція світла – це коли дві когерентні світлові хвилі при накладенні підсилюють один одного або навпаки послаблюють.

Хвилі є когерентними, якщо різниця їх фаз постійна в часі, а при додаванні виходить хвиля тієї ж частоти. Буде результуюча хвиля посилена (інтерференційний максимум) або навпаки ослаблена (інтерференційний мінімум) – залежить від різниці фаз коливань. Максимуми і мінімуми при інтерференції чергуються, утворюючи інтерференційну картину.

Дифракція світла – ще одне прояви хвильових властивостей. Здавалося б, промінь світла завжди повинен поширюватися по прямій. Але немає! Зустрічаючи перешкоду, світло відхиляється від первинного напряму як би огинаючи перешкоду. Які умови необхідні для спостереження дифракції світла? Власне, це явище спостерігається на предметах будь-яких розмірів, але на великих предметах його спостерігати важко і майже неможливо. Найкраще це вдається зробити на перешкодах, порівнянних за розмірами з довжиною хвилі. У випадку зі світлом – це дуже маленькі перешкоди.

Дифракцією світла називається явище відхилення світла від прямолінійного напряму при проходженні поблизу перепони.

Дифракція виявляється не тільки для світла, але і для інших хвиль. Наприклад, для звукових. Або для хвиль на морі. Відмінний приклад дифракції – це те, як ми чуємо пісню групи Пінк Флойд з проїжджає повз машину, коли самі стоїмо за рогом. Якби звукова хвиля поширювалася прямо, вона б просто не досягла наших вух, і ми б стояли в повній тиші. Погодьтеся, нудно. Зате з дифракцією набагато веселіше.

Для спостереження явища дифракції використовується спеціальний прилад – дифракційна решітка. Дифракційна решітка представляє собою систему перешкод, які за розміром можна порівняти з довжиною хвилі. Це спеціальні паралельні штрихи, вигравірувані на поверхні металевої або скляної пластини. Відстань між краями сусідніх щілин решітки називається періодом решітки або її постійною.

Що відбувається зі світлом при проходженні дифракційної решітки? Потрапляючи на решітку і зустрічаючи перешкоду, світлова хвиля проходить через систему прозорих і непрозорих областей, в результаті чого розбивається на окремі пучки когерентного світла, які після дифракції інтерферують один з одним. Кожна довжина хвилі відхиляється при цьому на певний кут, і відбувається розкладання світла в спектр. В результаті ми спостерігаємо дифракцію світла на решітці

Формула дифракційної решітки:

формула дифракційної решітки

Тут

  • d – період решітки,
  • фі – кут відхилення світла після проходження решітки,
  • k – порядок дифракційного максимуму,
  • лямбда – довжина хвилі.
Посилання на основну публікацію