Fizică Optică
Difractia luminii explicatii si exemple
Difracția luminii este fenomenul de încovoiere a undelor luminoase în jurul obstacolelor sau prin fante mici, când dimensiunea obstacolului este comparabilă cu lungimea de undă. Ea explică de ce lumina se poate răspândi după ce trece printr-o deschidere îngustă. De exemplu, prin fantă simplă, lumina formează o figură de difracție cu un maxim central și maxime secundare.
Exemple și observații comune
- Fantă simplă Când lumina monocromatică trece printr-o fantă îngustă (de ex., lățime a ≈ 0,1 mm), pe un ecran se vede o bandă luminoasă centrală largă, flancată de benzi mai slabe.
- Rețele de difracție O rețea cu multe fante paralele produce figuri de difracție cu maxime ascuțite, folosite în spectroscopie pentru a separa culorile cu precizie.
- Discul lui Airy Difracția la o deschidere circulară (ca în telescop) creează un disc central luminos înconjurat de inele, limitând rezoluția instrumentelor optice.
- Umbrele La marginea unui obstacol ascuțit, lumina se difractă, făcând umbra să nu fie perfect clară; observă aceasta cu un laser și un obiect mic.
Cum se calculează difracția
- 1 Pasul 1: Condiția pentru minim Pentru o fantă simplă de lățime a, minimul de intensitate apare la unghiul θ unde a sin(θ) = mλ, cu m = ±1, ±2, ...
- 2 Pasul 2: Exemplu pentru fantă simplă Dacă a = 0,1 mm = 10^-4 m și λ = 500 nm = 5×10^-7 m, pentru m=1: sin(θ) = λ/a = 5×10^-7 / 10^-4 = 0,005, deci θ ≈ 0,29° – unghi mic care arată difracția.
- 3 Pasul 3: Difracția la rețea Pentru o rețea cu N fante, poziția maximelor principale este dată de d sin(θ) = mλ, unde d este distanța dintre fante; pentru d = 1 μm și λ = 600 nm, m=1 dă sin(θ)=0,6, deci θ≈37°.
Experimentează cu un laser și o fântâniță de hârtie pentru a vedea figura de difracție; mărește lățimea fantei pentru a observa cum se micșorează efectul.