Lumina printro singur fant Dac lumina sar transmite

Lumina printr-o singură fantă Dacă lumina s-ar transmite numai sub formă de corpusculi care se propagă pe traiectorii drepte (ca în teoria corpusculară a lui Newton) pe ecran ar apărea o fantă luminoasă. Însă datorită caracterului ondulatoriu al luminii apare o figură mult mai complexă.

Experimentul lui Young Thomas Young (1773 -1829) lumină solară În 1801, Thomas Young a demonstrat natura ondulatorie a luminii. Deoarece nu avea la dispoziţie surse de lumină coerentă (lasere), ci numai lumină solară obişnuită, trebuia să inventeze un mod de a produce două surse de lumină coerente, care să poată interfera.

Interferenţa luminii celor 2 fante Aceasta este figura de interferenţă pe care Young a văzut-o şi ulterior a prezentat-o în faţa membrilor neîncrezători a Academiei Regale de Ştiinţe (susţinători ai teoriei corpusculare). Figura are o intrepretare elementară în teoria ondulatorie a luminii.

Analiza figurii de interferenţă Benzi luminoase Benzi întunecate

Intensitatea figurii de interferenţă Problemă: În realitate figura de interferenţă nu are maxime de aceeaşi intensitate.

Cu toţii ştim că umbrele obiectelor au aceeaşi formă ca şi obiectele. Ne amintim de povestea iepuraşului care a ieşit într-o noapte cu lună şi a fugit mâncând pământul urmărit de o fiinţă întunecată cu urechi lungi ca două coase.

În 1665 călugărul italian Francesco Maria Grimaldi a observat că marginea umbrei nu este netă, ci prezintă benzi luminoase şi întunecate. Cu siguranţă avea o acuitate a vederii excepţional de bună.

În 1818 Academia Franceză a propus un premiu pt. explicarea diferitelor fenomene de difracţie şi interferenţă (evident pt. a se găsi o demonstraţie hotărâtoare pt. teoria corpusculară). Fresnel a propus o teorie ondulatorie în faţa comisiei formate din Arago, Laplace, Poisson şi Biot.

Poisson a observat că dacă teoria lui Fresnel e adevărată atunci în umbra unui corp circular ar trebui să apară o pată circulară albă. Un asemenea efect părea atât de neplauzibil încât teoria a fost respinsă. Vă imaginaţi cât de mare a fost încântarea lui Fresnel când executând experimentul a descoperit pata albă din figură!

Difracţia printr-o singură fantă

Christian Huygens, contemporan cu Newton, a propus Principiul lui Huygens, o nouă metodă geometrică de a calcula forma frontului undei la un moment ulterior. Christian Huygens (1629 - 1695)

Analiza difracţiei pe o singură fantă Undele care se propagă± înainte (q=0) parcurg aceeaşi distanţă la ecran şi interferă constructiv penru a produce maximul central. Undele sub un unghi care verifică condiţia: l = a sin q @ a q. Perechea de unde (1, 2) au diferenţă de drum Dr 12 = l/2, şi se anulează. La fel pt. perechile (3, 4), (5, 6), etc. În acest mod putem localiza benzile întunecate.

Condiţiile pentru minimele difracţiei

Calculul figurii de difracţie

Difracţia şi Interferenţa combinată d a a numai interferenţa q (degrees) numai difracţia q (degrees) difracţia şi interferenţa combinate q (degrees)

Spectroscop cu reţea de difracţie Lumină cu l 1=400 nm şi l 2=700 nm. Spectroscopul cu reţea de difracţie ne permite determinarea precisă a lungimii de undă.

Figuri de interferenţă ale reţelei de difracţie Lumina monocromatică produce o singură bandă pt. fiecare m. Lumina care mai mult de o lungime de undă produce o bandă pt. fiecare lungime de undă pt. m>0.

Reţele de difracţie prin reflexie CD-urile sunt o reţea de difracţie prin reflexie.

Opalul este o reţea de difracţie prin reflexie

Opalul NU este un material cristalin. În pofida acestui lucru opalul prezintă o ordine internă! Opalul este format din sfere de silică amorfă (precum sticla sau cuarţul necristalin). Este unul din nanomaterialele naturale. Doarece aceste sfere au diametre comparabile cu lungimea de undă a luminii vizibile, lumina este difractată. Opalul prezintă fenomenul de opalescenţă - schimbarea culorii cu orientarea.

Minunatele culori ale unui flori sunt de asemenea datorate reţelei de difracţie de pe aripile sale.

Chiar şi cristalele sunt reţele de difracţie, doar că au un pas al reţelei prea mic pt. lumina vizibilă, în schimb razele X sunt numai bune pt. ele. Raze X Cristal În 1912 Max von Laue a descoperit difracţia razelor X. Tatăl şi fiul Bragg au îmbunătăţit metoda. Difracţia este posibilă numai dacă lungimea de undă a radiaţiei este comparabilă cu pasul reţelei. Figura de difracţie permite determinarea structurii cristaline.