V předchozích článcích jsme stručně studovali difrakci a chování světelných a zvukových vln způsobujících difrakci. V tomto příspěvku se dozvíme o faktorech ovlivňujících difrakci.
Frekvence se týká počtu vln procházejících směrem k pevnému bodu za jednotku času. Od té doby difrakce dochází v důsledku dopadu vlny na roh překážky, ovlivňuje frekvence difrakci, protože vlna má určitou frekvenci? Pokud ano, naučte se podrobně vztah mezi frekvencí a difrakcí a jak frekvence ovlivňuje difrakci.
Jak frekvence ovlivňuje difrakci?
Každá vlna šířící se v médiu má určitou frekvenci, která je nepřímo spojena s vlnovou délkou. Nicméně jsme se naučili vliv vlnové délky na difrakci; je tak zřejmé, že frekvence může také ovlivnit difrakci.
Frekvence je neměnná entita po difrakci, tj. frekvence dopadající vlny se nemění, když se vlna ohýbá. Velikost difrakce však závisí na frekvenci dopadající vlny.
Vlna s vysokou frekvencí se ohýbá méně než vlna s nízkou frekvencí.
Vzhledem k tomu, že vysoká frekvence znamená kratší vlnovou délku, ve fenoménu difrakce vždy vlna s větší vlnovou délkou difraktovat rychleji než krátká vlnová délka. Dopadající vlna s nízkou frekvencí tedy musí dopadnout, aby se dosáhlo větší difrakce.
Pokud vezmeme v úvahu příklad zvukové vlny, lze pozorovat následující skutečnosti:
- Když vysokofrekvenční zvuková vlna s kratší vlnovou délkou narazí na překážku, vlny se neohýbají; místo toho se odrážejí kolem překážky, vytváření stínu zvuku za překážkou.
- Nízkofrekvenční zvuk naráží na překážku; vlnová délka dopadající vlny je mnohem delší než bariéra; tedy vlna může snadno přejít přes roh bariéry, což vytváří vlnovou difrakci.
- Když udeří vlna o frekvenci rovnající se rozměru bariéry, vytvářejí střední frekvenční rozsah a vlny jsou difraktované kolem objektu. Okraj objektu se používá jako ohnisko a generuje novou vlnovou frontu, jejíž frekvence zůstane stejná, ale intenzita se sníží.
Frekvenční a difrakční vztah
Přestože frekvence vlny a difrakce zůstává stejná před a po vzniku difrakce, difrakce vždy závisí na frekvenci. Tato závislost může být vyjádřena poskytnutím vztahu mezi frekvencí a difrakcí, jak je uvedeno níže.
Předpokládejme, že světelná vlna o vlnové délce λ prochází štěrbinou o šířce d a světelná vlna s se pohybuje po přímce, aby vytvořila difrakční proužky.
Velikost difrakce může být dána rovnicí,
sinθ=λ/d
Kde; θ je úhel mezi dopadající a difraktovanou vlnou.
Vlnová délka může být dána z hlediska frekvence jako
f=c/λ
Kde; c je rychlost světla. Přeuspořádáním podmínek dostaneme frekvenci jako
A=c/f
Nahrazení λ ve výše uvedené rovnici; dostaneme
sinθ=c/df
Pokud jsme uvažovali clonu jako kruhovou clonu, lze rovnici upravit jako
sinθ=1.22(c/df)
Kde; 1.22 je konstanta d je průměr otvoru a θ je úhel mezi dopadající a difraktovanou vlnou.
Pokud je úhel θ velmi malý; pak, sinθ~θ , pak rovnice bude
θ=1.22(c/df)
To dává difrakci vlny s určitou frekvencí dopadající vlny. To dává vztah mezi difrakcí a frekvencí, protože jsou nepřímo úměrné. Rovnice, kterou jsme získali, říká, že difrakce je větší, pokud na aperturu dopadá vlna o nízké frekvenci.
Často kladené otázky
Jaké jsou základní podmínky potřebné pro difrakci světla?
Světlo podléhá difrakci, pokud splňuje podmínky, které jsou uvedeny níže.
- Světlo musí být monochromatické, aby bylo dosaženo dokonalého difrakční obrazec. (Difrakce může být dosažena pomocí bílého světla, ale dostaneme disperzi barev jako difrakční obrazec).
- Vlnová délka světla by měla odpovídat šířce použitého otvoru.
- Šířka štěrbiny by měla být dostatečně úzká, aby se získaly dobré difrakční proužky.
Způsobuje difrakce rušení?
Ano, v některých případech může difrakce způsobit rušení.
Interferencí se rozumí superpozice dvou nebo více koherentních světelných vln. Pokud monochromatická světelná vlna prochází dvojitou štěrbinou, nejprve se ohýbá v rohu štěrbiny a poté se dvě ohýbané světelné vlny překrývají jedna na druhou, což způsobuje interferenci.
Jsou proužky získané difrakcí rovnoměrně rozmístěny?
Prostorové uspořádání proužků závisí na štěrbině, kterou jsme zvolili pro difrakční experiment.
- V experimentu s jednou štěrbinou nejsou proužky rovnoměrně rozmístěny. Šířka třásní, které jsme získali z jedné štěrbiny, je nestejná a její šířka se zmenšuje, jak se pohybuje směrem ven.
- V experimentu s dvojitou štěrbinou jsou třásně stejně rozmístěny, jak jsme dostali zasahovatohybové světlo; jejich šířka je také stejná.
Ovlivňuje úhel dopadající vlny difrakci?
Úhel dopadu neovlivňuje difrakci vlny.
Difrakce je vlnový jev, který závisí na vlnové délce, frekvenci vlny a lineárním rozměru překážky. Úhel, pod kterým vlna dopadá, nezáleží na tom, aby se vlna difraktovala.
Zůstanou vlastnosti vlny po difrakci stejné?
Difrakce je proces, který nemění žádné vlastnosti vlny. Mírně mění směr vlny.
Když vlna specifické vlnové délky, frekvence a rychlosti narazí na překážku, vlna změní svůj směr a způsobí ohyb vlny. Vlastnosti jako rychlost, vlnová délka, frekvence a časový úsek zůstávají nezměněny i po difrakci.
Jak index lomu prostředí ovlivňuje difrakci?
Difrakce je prostorový jev, ke kterému dochází v důsledku neměnných vlastností vlnového prostředí.
Vlnová délka vlny se nepřímo mění s indexem lomu média, tj. u média, které má vysoký index lomu, by vlna pohybující se v médiu měla mít kratší vlnovou délku – kratší vlnová délka má za následek nižší, tedy vysoký index lomu média. nízká difrakce.
Také čtení:
Jsem Keerthi K Murthy, absolvoval jsem postgraduální studium fyziky se specializací v oblasti fyziky pevných látek. Fyziku jsem vždy považoval za základní předmět, který souvisí s naším každodenním životem. Jako student přírodních věd mě baví objevovat nové věci ve fyzice. Jako spisovatel je mým cílem oslovit čtenáře zjednodušeným způsobem prostřednictvím mých článků.