Dyfrakcja i interferencja

Dyfrakcja i interferencja są dwoma zjawiskami opartymi na zasadzie superpozycji fal. W przeszłości istniało duże rozróżnienie między tymi dwoma zjawiskami, wśród których nie ma fundamentalnych różnic. Mianowicie, interferencja jest wynikiem superpozycji miareczkowania dwóch fal, które są synchronicznie miareczkowane z pewną różnicą w fazie. Podczas gdy dyfrakcja jest wynikiem superpozycji i kontinuum fal i / lub źródeł, które są ponownie synchroniczne i mają określone współczynniki fazowe.

Co to jest dyfrakcja?

Pod pojęciem dyfrakcji rozważamy wynik superpozycji kontinuum różnie ulokowanych źródeł o identycznej częstotliwości źródeł spójnych fazowo. W celu uproszczenia obliczeń możemy posłużyć się przybliżeniem, w którym wymiary źródła i / lub przysłony, przez które następuje uwolnienie promieniowania, są niewielkie w porównaniu z odległością, na której uwzględnia się wynik zjawiska dyfrakcji. W obliczeniach okazuje się, że zasada Hygensa stanowi ogromną pomoc. Zasada Hygens stwierdza, że ​​wszystkie te punkty fali mogą być uważane za źródła fal koherentnie oscylujących. Na przykład, jeśli mamy zasłonę, która zapobiega rozprzestrzenianiu się fal i robimy na niej mały otwór, wszystkie punkty tej samej fazy między krawędziami otworu są spójnymi źródłami nowej fali. Naturalnie, jeśli pierwotne źródło oscylacji jest wystarczająco dalekie pod względem źródła punktowego (), wówczas punkty połączenia otworów otworu mogą być uważane za synchroniczne źródła oscylacji dla zjawiska dyfrakcji. Siatkę dyfrakcyjną (optyczną) wykonuje się za pomocą szklanej płytki (siatki) z dużą liczbą równoległych łat na równych połączeniach. Do wywołania dyfraktogramu o dużym natężeniu stosuje się siatkę dyfrakcyjną. Warunki maksymalnego i minimalnego ugięcia dyfrakcji są następujące:

maksymalna dyfrakcja: dsinφ = n Λ

minimalna dyfrakcja: dsinφ = (2n + 1) Λ / 2

gdzie d jest stałą siatki dyfrakcyjnej, Λ jest długością fali, a n - liczba całkowita mająca wartości = 1, 2, 3 …

Czym są zakłócenia?

W superpozycji dwóch fal mechanicznych może powstać konstruktywna i destrukcyjna ingerencja. W przypadku konstruktywnej interferencji wynikowa amplituda jest większa niż jakakolwiek indywidualna amplituda fal, która tworzy tę superpozycję, podczas gdy w interferencji destrukcyjnej wynikowa amplituda jest mniejsza niż jakakolwiek amplituda poszczególnych fal, które powodują tę interferencję. Zasadniczo cała interferencja z falami światła wzrasta, gdy pole elektromagnetyczne zawierające poszczególne fale nakłada się na powstałą falę. Jeżeli obok siebie znajdują się dwie lampy, zakłócenia nie zostaną wykryte, ponieważ fale jednej lampy są emitowane niezależnie od fal drugiej żarówki. Emisje z tych dwóch żarówek nie mają stałej różnicy faz w czasie. Fale świetlne ze zwykłych źródeł, takich jak żarówka, są spowodowane przypadkowymi zmianami o sile 10-8 s. W związku z tym warunki dla konstruktywnej interferencji, interferencji destrukcyjnej lub przerywanego trwania są większe niż sekwencje wielkości 10-8 s. Ponieważ oko nie może zaobserwować tak krótkich zmian czasu, nie wykryto żadnych zakłóceń. Źródła, w których mamy szybką zmianę różnicy faz, nazywa się niekoherentnymi. Aby uzyskać trwałą interferencję, którą można zaobserwować, muszą być spełnione następujące warunki: źródło musi być spójne (różnica faz musi być stała, jedna w stosunku do drugiej), źródło powinno być monochromatyczne (źródło jednego długość fali). Aby uzyskać stabilny wzór interferencji, musimy mieć fale, pomiędzy którymi różnica faz jest stała. Na przykład fale dźwiękowe emitowane z dwóch głośników umieszczonych obok siebie podłączonych do jednego wzmacniacza mogą zakłócać się wzajemnie, ponieważ te dwa głośniki są spójne. To dlatego, że oba głośniki są podłączone do tego samego wzmacniacza, więc ich reakcja na wzmacniacz jest jednoczesna. Podstawową metodą otrzymywania dwóch spójnych źródeł światła jest użycie monochromatycznego źródła na przeszkodzie z dwoma otworami (pęknięcia). Światło, które pojawia się na tych dwóch pęknięciach, jest spójne, ponieważ pochodzi z tego samego źródła.

Różnica między dyfrakcją a interferencją

1) Definicja dyfrakcji i interferencji

Zakłócenie to występowanie zgodności dwóch monochromatycznych, spójnych promieni świetlnych, co powoduje maksymalne zwiększenie lub osłabienie natężenia światła.

Dyfrakcja to pojawienie się przesuwania fali od początkowego kierunku rozciągania (formowania nowych linii propagacji) w uderzeniu w przeszkodę.

2) Warunki dyfrakcji i interferencji

Aby zakłócenia miały miejsce, źródła fal powinny być spójne i monochromatyczne. ja

W przypadku dyfrakcji fala powinna być podobnej wielkości do przeszkody w barierze.

Dyfrakcja a interferencja: tabela porównawcza

Podsumowanie dyfrakcji i interferencji

• Dyfrakcja jest zjawiskiem często mylonym z interferencją. Zakłócenia wystąpiłyby, gdy dwie fale oddziałują ze sobą, tak że są po prostu zsumowane algebraicznie. Dyfrakcja byłaby przyczyną zakłóceń, ale z istotną różnicą - jest tylko jedno źródło falowe
• Aby zakłócać fale muszą być spójne - mieć tę samą częstotliwość, ten sam kierunek oscylacji i stałą różnicę faz. W przypadku dyfrakcji rozmiar przeszkody i długość fali światła muszą mieć określony współczynnik