Difrakcia a príklady vĺn

Ten Difrakcia Je to odchýlka smeru, v ktorom sa vlny šíria, keď nájdu nejakú prekážku, ktorá môže byť solídnym predmetom alebo medzerou. Ovplyvnením prekážky sa vlna skresľuje a obklopuje ju. Ale aby sa tento efekt dobre ocenil, je potrebné, aby veľkosť prekážky bola porovnateľná s veľkosťou vlnovej dĺžky.

Fenomén difrakcie vĺn je vysvetlený podľa Huygensovho princípu, ktorý objavil holandský fyzik Christian Huygens v roku 1678. Uvádza sa v ňom, že keď narušenie dosiahne médium, každý bod sa správa ako emitor nových vĺn, rovnakej rýchlosti a frekvencie ako pôvodný.

Obrázok ukazuje difrakciu plochého vlny v dvoch prípadoch: a) otvor je väčší ako vlnová dĺžka (vľavo) a predná vlna ju prechádza bez deformovania sotva a b) vlnovej dĺžky a vlnovej dĺžky a otvor sú porovnateľné, predná vlna, vlnová predná časť je zložený a stáva sa sférickým predným predkom. Zdroj: Wikimedia Commons.

Týmto spôsobom existuje nepretržite nový vlny, ktoré je možné vizualizovať kreslením obálky každej vydanej sekundárnej vlny.

Tento vlnový vlny má prirodzene nekonečné body, ale presne namiesto prekážky existuje jediný vlnový priemysel, ktorý pôsobí ako emitor, čo umožňuje vlnu.

[TOC]

Príklady difrakcie

Difrakcia je charakteristický jav všetkých vĺn, vrátane ľahkých a akustických vĺn. Ak sa prúd častíc spustí na obrazovku vybavený otvormi, prúd sa správa rovnako, ako by sa vlna vytvorila ako svetlo, pretože tok častíc by sa nemal deformovať cez prekážku alebo prekážku alebo Otvorenie bolo podané, ale pokračuje by v priamke.

Môže vám slúžiť: priepustnosť: čo je, diagram molekulárnej energie a cvičenie

Prvý, ktorý zažil a dokumentoval fenomén difrakcie svetla, bol taliansky vedec a kňaz Francesco María Grimaldi (1618-1663) a tiež, kto mu dal meno.

Projekt Slnečné svetlo v tmavej miestnosti

Ako to urobil Grimaldi, dá sa overiť, že slnečné svetlo prechádza do tmavej miestnosti a premieta ho na stenu cez lepenku vybavenú malým otvorom alebo štrbinou, je ľahká škvrna väčšia ako väčšia, ako je očakávané.

Tiež je zrejmé, že hrany nie sú jasné a hoci nie je také jednoduché, brehy v tieni majú rozptýlený vzor pruhu. Ale ak sa používa monochromatické svetlo, ako napríklad ten, ktorý pochádza z lasera, je tu výraznejší vzor pruhu.

Difrakcia svetla nie je taká zrejmá ako zvuk alebo vlna morských vĺn, pretože aby sa vyskytla, je potrebné, aby prekážka alebo otvor mali dĺžku porovnateľnú s vlnovou dĺžkou vlnovej dĺžky. Viditeľné svetlo má vlnové dĺžky medzi 400-700 nanometrov (1 nanometer = 10^-9 merače).

Preto, čím bližšia je štrbina, cez ktorú sa vyrába svetlo, ktoré sa premieta na stenu alebo obrazovku, je zrejmé, že medzi osvetlenou a tmavou oblasťou nedochádza k náhlej zmene.

Elektronický mikroskop

Elektronický mikroskop v histologickom laboratóriu

Ľahká difrakcia je obmedzením optického mikroskopu. Ak je objekt menší ako vlnová dĺžka svetla, nie je spôsob, ako ho vidieť, pretože difrakcia úplne rozmaže obraz objektu.

Môže vám slúžiť: mikroskopická stupnica: vlastnosti, počítanie častíc, príklady

Preto vedci používajú elektróny na osvetlenie veľmi malých štruktúr, pretože vlnová dĺžka elektrónového lúča je menšia ako svetlo. Stáva sa, že elektróny majú duálnu povahu a sú schopné správať sa ako vlny.

Difrakcia vlny mora

Difrakcia morských vĺn sa jasne pozoruje pri prechode medzi skalami v modrej lagúne, Wales, juhozápadne od Spojeného kráľovstva. Zdroj: Wikimedia Commons.

Difrakcia morských vĺn je jasne viditeľná okolo skaly a malých ostrovov, najmä ak je vzdialenosť medzi týmito skalami veľmi podobná vlnovej dĺžke, ktorú majú vlny.

Röntgenová difrakcia

Difrakcia sa nevyskytuje iba pri viditeľnom svetle, ale aj pri zvyšku elektromagnetického spektra. Pri vkladaní kryštalickej štruktúry pred lúčom X -Ray, difrakcia, ktorú prežívajú, vytvára vzor, ​​ktorý závisí od tejto štruktúry.

Táto difrakcia je spôsobená interakciou medzi X -Rays a vonkajšími elektrónmi atómov skla skla.

Komunikácia zvierat

Mnoho zvierat komunikuje medzi sebou emitujúce zvuky, ktoré sú kvôli svojej nízkej frekvencii pre ľudí nepočuteľné. Zvukový rozsah ľudí je veľmi široký a osciluje medzi 20 a 20.000 Hz, ale zvieratá ako africký slon sú schopné emitovať zvuky s frekvenciami pod 20 Hz.

Tento jav im pomáha komunikovať prostredníctvom obrovských afrických savanov, pretože čím nižšia je frekvencia, tým viac akustických vĺn sú difrakčné. Keď tieto nájdu skaly, stromy a kríky, jedna časť sa odráža v prekážke a druhá rozširuje prekážku a okamžite naplní médium v ​​jeho ceste.

Môžete vám slúžiť: Newtonov tretí zákon: Aplikácie, experimenty a cvičenia

To pomáha členom balíka ľahko sa navzájom umiestniť.

Ale nielen pachidermy využívajú túto zvukovú vlastnosť, ale aj nosorožce, žirafy a krokodíly sú schopné používať nízkofrekvenčné zvuky. Dokonca aj hukot tigrov obsahuje nízke frekvencie, ktoré podľa odborníkov prispievajú k paralyzovaniu priehrady.

Hmlo

Sú to reproduktory, ktoré slúžia na usmernenie plavidiel v oblastiach, kde hmla zabraňuje dobriu viditeľnosť. Rovnako, lode majú týchto rečníkov, aby varovali pred ich prítomnosť a tak sa vyhli nehodám.

Hmlové reproduktory emitujú nízkofrekvenčné zvuky, to znamená závažné poznámky, pretože ako je vysvetlené vyššie, zvuky s nízkym frekvenciou sú difrakčné viac ako vysoké frekvencie a tiež cestujú väčšie vzdialenosti.

Ten je spôsobený skutočnosťou, že útlm zvukovej vlny je nižšia, čím nižšia je frekvencia. Z tohto dôvodu sa akútne zvuky stratia rýchlejšie ako závažné, ďalší dôvod, prečo slony používajú na komunikáciu veľmi nízkofrekvenčné zvuky.

Rádio AM vs. Fm

Vytáčanie rádiového prehrávača AM a FM

Rádiové vlny môžu zažiť difrakciu v dôsledku prekážok, ako sú kopce, hory a veľké budovy. Pás AM má dlhé vlnové dĺžky (180-550 metrov) v porovnaní s prekážkami, ktoré sa zvyčajne nachádzajú.

Preto sa ľahšie difrakt ako FM, ktorého vlnová dĺžka môže byť len pár metrov. Tieto sa tak neodchyľujú tak dobre, keď narazia na budovy, čo sťažuje prijímanie v niektorých oblastiach.

Odkazy

1. Bauer, w. 2011. Fyzika pre inžinierstvo a vedy. 1 a 2 zväzky. MC Graw Hill.
2. Bezhraničná fyzika. Difrakcia. Uzdravené z: kurzov.Lumenarning.com.
3. Giancoli, D.  2006. Fyzika: Princípy s aplikáciami. 6. Ed Prentice Hall.
4. Hewitt, Paul. 2012. Koncepčná fyzická veda. 5. Edimatizovať. Pearson.
5. Rex, a. 2011. Základy fyziky. Pearson.
6. Sears, Zemansky. 2016. Fyzika univerzity s modernou fyzikou. 14. Edimatizovať. Zväzok 1-2. Pearson.
7. Serway, r., Jewett, J. 2008. Fyzika pre vedu a inžinierstvo. Zväzok 1-2. 7. Edimatizovať. Učenie sa.