Šviesos difrakcija

Difrakcija - tai reiškinys, kuriam esant šviesos bangos, einančios pro kliūčių kraštą, užlinksta. Difrakcija stebima tais atvejais, kai kliūties matmenys daug mažesni arba lygūs krintančios bangos šviesos ilgiui arba kai tenkinam sąlyga:

d - kliūties matmuo,   - šviesos bangos ilgis, l - atstumas už kliūties. Paveiksle parodytas plokščios bangos sklidimas  pro mažą angą.

Maža anga yra tarsi taškinis šviesos šaltinis, nuo  kurio šviesos bangos pasidaro sferinės ir sklinda į visas puses. Difrakcinis vaizdas gaunamas, kai šviesa užlinksta pereidama siaurą plyšį. Apšvietus kliūtį natūralia šviesa, gaunamas difrakcinis vaizdas, nuspalvintas vaivorykštės spalvomis. Arčiau jo centro yra violetinė, toliau mėlyna ir kitos spalvos.

Difrakcinio vaizdo susidarymas paaiškinamas tuo, kad krintant šviesai, kiekvienas kliūties (angos) taškas tampa antrinių bangų šaltiniu, skleidžiančiu koherentinius spindulius, nes jų fazių ir bangos eigos skirtumai yra pastovūs. Taigi antrinės bangos, būdamos koherentinės, interferuoja ir mes matome vaizdus. Kai šviesa praeina pro medžiagą, kurioje yra daug angų, gaunamas ganėtinai ryškus difrakcinis vaizdas. Be to, kuo mažesni atstumai tarp angų , tuo ryškesnė ir retsnė interferencijos juostelė ekrane, tuo difrakcija yra geresnė  Pavyzdys1       Pavyzdys2

Kokybiškam difrakciniam vaizdui gauti gaunamos specialios difrakcinės gardelės, sudarytos iš neskaidrios medžiagos, kurioje yra daug siaurų lygiagrečių angų.

Atsumas tarp gretimų angų centrų vadinamas gardelės konstanta d. Gardelė gaminama specialia mašina, kuri įbrėžia stiklo plokštelės ilgio milimetre tūkstantį ir daugiau lygiagrečių brūkšnelių. Kaip jau buvo minėta, kiekvienas tokios gardelės plyšys, kurį pasiekia ir sutrikdo atsklidusi banga, yra antrinių koherentinių bangų šaltinis.

Jeigu gardelės, už kurios pastatytas glaudžiamasis lęšis, apšviečiama statmenai lygiagrečių spindulių pluoštu, tai lęšio židinio plokštumoje esančiame ekrano susidaro antrinių bangų interferencinis vaizdas.Prieš gardelės centrą visada yra šviesi juostelė - centrinis maksimumas. Abipus jo vienodais atstumais išsidėsto pirmos, antros ir aukštesnių eilių maksimumai. Jie gaunami tose ekrano vietose, į kurias lęšis surenka kampu užlinkusius spindulius. Tų spindulių bangos eigos skirtumas turi būti lygus sveikam bangų ilgių skaičiui:

,    čia  k=1, 2, 3, .....

Difrakcijos spektras

Apšvietus gardelę natūralia šviesa ekrane gaunamas jos spektras: abipus centrinio baltos šviesos maksimumo išsidėsto kiti maksimumai bangos ilgėjimo tvarka. Kuo aukštesnė spektro eilė k, tuo platesnis spektras. Todėl, apšvietę gardelę balta šviesa, matysime iš karto visų septynių vaivorykštės spalvų linijas - difrakcijos spektrą. Vadinasi, šviesos difrakcija įrodo, kad natūrali (balta) šviesa yra sudėtinė, sudaryta iš septynių pagrindinių spalvų. Difrakcinės gardelės metodu gana tiksliai galima nustatyti šviesos bangos ilgį arba dalelių išsidėstymą kristaluose.

Kartais apie Saulę, Mėnulį, gatvės žibintus ar apie žvakės liepsną matome spektro spalvų apskritimus. Tai - difrakcijos reiškinys, stebimas sklindant šviesai pro rūką, plonus bebesis arba ledo kristaliukų sluoksnį. Šviesos difrakciją galima stebėti ir atsispindint jai nuo atspindžio gardelės - tankaus tinklo šviesą atspindinčių ir išsklaidančių ruoželių. Pavyzdžiui, pavartę prieš lemputės šviesą patefono plokštelę ar kompaktinį diską, pamatysime spektrą, susidariusį šviesai atspindint nuo griovelių ir lygių ruoželių. Kristalinėje gardelėje taisyklingai iššsidėsčiusios dalelės sudaro natūralią difrakcijos gardelę. Todėl, šviesai sklindant pro kristalą, gaunami difrakciniai vaizdai, iš kurių nustatoma kristalinės gardelės stuktūra bei atstumai tarp jos mazgų.

TESTAS