Valovna difrakcija in primeri

The Valovna difrakcija Gre za odstopanje smeri, v kateri se valovi širijo, ko najdejo nekaj ovire, ki je lahko trden predmet ali vrzel. Z vplivanjem na oviro, val ga izkrivlja in obdaja. Da pa je učinek dobro cenjen, je potrebno, da je velikost ovire primerljiva z velikostjo valovne dolžine.

Pojav valovne difrakcije je razložen po načelu Huygens, ki ga je leta 1678 odkril nizozemski fizik Christian Huygens. Navaja, da ko motnja doseže medij, se vsaka točka obnaša kot oddajalec novih valov, enake hitrosti in frekvence kot izvirnik.

Slika prikazuje difrakcijo ravnega valovnega fronta v dveh primerih: a) odprtina je večja od valovne dolžine (levo), valovna sprednja pa jo prečka, ne da bi se komaj deformirala in b) valovna dolžina in valovna dolžina ter odprtina sta primerljiva, valovna sprednja stran je zložen in postane sferična fronta. Vir: Wikimedia Commons.

Na ta način je neprekinjeno nova valovna fronta, ki jo je mogoče vizualizirati z risanjem ovojnice vsakega izdanega sekundarnega vala.

Seveda ima ta valovna fronta neskončne točke, toda ravno na mestu ovire obstaja ena sama valovna fronta, ki deluje kot oddajalec, kar omogoča val.

[TOC]

Primeri difrakcije

Difrakcija je značilen pojav vseh valov, vključno z lahkimi in akustičnimi valovi. Če se curek delcev sproži na zaslonu, ki je opremljen z odprtinami, se curek ne obnaša na enak način, kot bi bil val narejen kot svetloba, saj se pretok delcev ne bi deformiral skozi oviro ali oviro ali odpiranje vloženo, vendar se bo nadaljevalo v ravni črti.

Lahko vam služi: prepustnost: kaj je, molekulski energijski diagram in vadba

Prvi, ki je doživel in dokumentiral pojav difrakcije svetlobe, je bil italijanski znanstvenik in duhovnik Francesco María Grimaldi (1618-1663) in tudi kdo mu je dal ime.

Projicirajte sončno svetlobo v temni sobi

Kot je Grimaldi to storil, je mogoče preveriti, ali je sončna svetloba prešla v temno sobo in jo projicirala na steno skozi karton, ki je opremljen z majhno luknjo ali režo, je svetlobni madež večji od večjega od pričakovanega.

Vidimo tudi, da robovi niso jasni, in čeprav jih ni tako enostavno opazovati, imajo obale v senci razpršeni vzorec črte. Če pa se uporablja enobarvna svetloba, na primer tista, ki prihaja iz laserja, je bolj označen vzorec črte.

Difrakcija svetlobe ni tako očitna kot zvok ali morje valov, ker je treba, da se zgodi. Vidna svetloba ima valovne dolžine med 400-700 nanometri (1 nanometer = 10^-9 metri).

Zato je bližje reži, skozi katero je narejena svetloba, ki je projicirana na steni ali zaslonu.

Elektronski mikroskop

Elektronski mikroskop v histološkem laboratoriju

Svetlobna difrakcija je omejitev za optični mikroskop. Ko je predmet manjši od valovne dolžine svetlobe.

Vam lahko služi: mikroskopska lestvica: lastnosti, štetje delcev, primeri

Zato znanstveniki uporabljajo elektrone za osvetlitev zelo majhnih struktur, saj je valovna dolžina elektronskega žarka manjša kot pri svetlobi. Zgodi se, da imajo elektroni dvojno naravo in se lahko obnašajo kot valovi.

Difrakcija morja valov

Difrakcija morskih valov je jasno opažena, ko prehajate med skalami v modri laguni, Wales, jugozahodno od Združenega kraljestva. Vir: Wikimedia Commons.

Difrakcija morskih valov je jasno viden okoli skal in majhnih otokov, še posebej, če je razdalja med temi skalami zelo podobna valovni dolžini.

Rentgenska difrakcija

Difrakcija se ne pojavlja samo z vidno svetlobo, ampak tudi s preostalim elektromagnetnim spektrom. Ko prepletete kristalno strukturo pred rentgenskim žarkom, difrakcija, ki jo doživljajo.

Ta difrakcija je posledica interakcije med x -rays in zunanjimi elektroni steklenih atomov.

Komunikacija živali

Mnoge živali komunicirajo med seboj, ki oddajajo zvoke, ki so zaradi nizke frekvence neslišne za ljudi. Slišni razpon ljudi je zelo široka, niha med 20 in 20.000 Hz, toda živali, kot je afriški slon, lahko oddajajo zvoke s frekvencami pod 20 Hz.

Pojav jim pomaga komunicirati skozi ogromne afriške savane, ker kot je nižja frekvenca, bolj akustični valovi so difrakciji. Ko te najdejo kamnine, drevesa in grmičevje, se en del odraža v oviri, drugi pa širi oviro in takoj napolni medij na svoji poti.

Lahko vam služite: Newtonov tretji zakon: aplikacije, poskusi in vaje

To pomaga članom paketa, da se lahko enostavno namestijo.

Toda ne samo pachiderms uporabljajo to zvočno lastnost, ampak tudi nosorog, žirafe in krokodili lahko uporabljajo zvoke z nizko frekvenco. Tudi ropot tigrov vsebuje nizke frekvence, kar po mnenju strokovnjakov prispeva k paraliziranju jezu.

Megla

So zvočniki, ki služijo za vodenje plovil na območjih, kjer megla preprečuje dobro prepoznavnost. Prav tako imajo ladje te govorce, da opozorijo na svojo prisotnost in se tako izognejo nesrečam.

Zvočniki za meglo oddajajo nizkofrekvenčne zvoke, torej hude opombe, saj so, kot je razloženo zgoraj, nizkofrekvenčni zvoki difrakcijski več kot visoka frekvenca in potujejo tudi na večje razdalje.

Slednje je posledica dejstva, da je slabljenje zvočnega vala nižje, nižja je frekvenca. Zaradi tega se akutni zvoki izgubijo hitreje od resnih, še en razlog, zakaj sloni uporabljajo zelo nizke frekvenčne zvoke za komunikacijo.

Radio AM Vs. Fm

Klicanje radijskega predvajalnika AM in FM

Radijski valovi lahko doživijo difrakcijo zaradi ovir, kot so hribi, gore in velike zgradbe. AM pas ima dolge valovne dolžine (180-550 metrov) v primerjavi z ovirami, ki jih običajno najdemo.

Zato se lažje razlikujejo od tistih FM, katerih valovna dolžina je lahko le nekaj metrov. Te ne odstopajo tako dobro, ko naletijo na stavbe, kar otežuje prejemanje na nekaterih območjih.

Reference

1. Bauer, w. 2011. Fizika za inženiring in znanosti. 1 in 2 zvezka. MC Graw Hill.
2. Brezmejna fizika. Difrakcija. Obnovi se od: tečajev.Lumenarning.com.
3. Giancoli, d.  2006. Fizika: načela z aplikacijami. 6. Ed Prentice Hall.
4. Hewitt, Paul. 2012. Konceptualna fizikalna znanost. 5. Ed. Pearson.
5. Rex, a. 2011. Osnove fizike. Pearson.
6. Sears, Zemansky. 2016. Univerzitetna fizika s sodobno fiziko. 14. Ed. Zvezek 1-2. Pearson.
7. Serway, r., Jewett, J. 2008. Fizika za znanost in inženiring. Zvezek 1-2. 7. Ed. Cengage učenje.