Skip to main content
Global

4.1: Utangulizi wa Diffraction

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    175297

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

    Fikiria kupitisha boriti ya mwanga ya monochromatic kupitia ufunguzi mwembamba - utakata kidogo tu kuliko wavelength ya mwanga. Badala ya kivuli rahisi cha kupasuka kwenye skrini, utaona kwamba muundo wa kuingiliwa unaonekana, ingawa kuna moja tu ya kupasuka.

    Kielelezo kinaonyesha mfululizo wa pete nyekundu za msingi kwenye background nyeusi. Katikati ni doa nyekundu.
    Kielelezo\(\PageIndex{1}\): Mpira wa chuma unaozaa unaoangazwa na laser haukutupa kivuli mkali, mviringo. Badala yake, mfululizo wa pindo za diffraction na doa kuu ya mkali huzingatiwa. Inajulikana kama doa ya Poisson, athari ilitabiriwa kwanza na Augustin-Jean Fresnel (1788—1827) kama matokeo ya diffraction ya mawimbi ya mwanga. Kulingana na kanuni za optics ya ray, Siméon-Denis Poisson (1781—1840) alisema dhidi ya utabiri wa Fresnel. (mikopo: muundo wa kazi na Harvard Asili Sayansi Hotuba Maandamano)

    Katika sura ya kuingiliwa, tuliona kwamba unahitaji vyanzo viwili vya mawimbi kwa kuingiliwa kutokea. Inawezaje kuwa na muundo wa kuingiliwa wakati tuna moja tu? Katika Hali ya Mwanga, tulijifunza kwamba, kutokana na kanuni ya Huygens, tunaweza kufikiria mbele ya wimbi kama sawa na vyanzo vingi vya mawimbi. Hivyo, wimbi kutoka kwenye fungu linaweza kuishi si kama wimbi moja lakini kama idadi isiyo na kipimo cha vyanzo vya uhakika. Mawimbi haya yanaweza kuingiliana, na kusababisha muundo wa kuingilia kati bila uwepo wa kupunguzwa kwa pili. Jambo hili linaitwa diffraction.

    Njia nyingine ya kuona hii ni kutambua kwamba fungu lina upana mdogo lakini wa mwisho. Katika sura iliyotangulia, sisi kimsingi kuonekana slits kama vitu na nafasi lakini hakuna ukubwa. Upana wa slits ulionekana kuwa duni. Wakati slits zina upana wa mwisho, kila hatua kando ya ufunguzi inaweza kuchukuliwa kuwa chanzo cha mwanga-msingi wa kanuni ya Huygens. Kwa sababu vyombo vya macho vya ulimwengu halisi vinapaswa kuwa na fursa za mwisho (vinginevyo, hakuna mwanga unaoweza kuingia), diffraction ina jukumu kubwa katika njia tunayotafsiri pato la vyombo hivi vya macho. Kwa mfano, diffraction maeneo mipaka juu ya uwezo wetu wa kutatua picha au vitu. Hili ni tatizo ambalo tutajifunza baadaye katika sura hii.