valuri de difracție (latină diffractus -. Literalmente defalcate, rupte, obstacole de by-pass valuri) - un fenomen care se manifestă ca o abatere de la legile opticii geometrice propagarea undelor. Este un fenomen universal al undelor și se caracterizează prin aceleași legi atunci când se observă câmpuri de undă de natură diferită.
Difracția este legată inextricabil de fenomenul de interferență. În plus, chiar fenomenul de difracție este adesea interpretat ca fiind cazul interferenței undelor limitate în spațiu (interferența undelor secundare). O proprietate comună a tuturor efectelor de difracție este dependența gradului de manifestare a acesteia asupra relației dintre lungimea de undă și dimensiunea caracteristică a neomogenităților mediului. sau nereguli în structura valului în sine. În mod semnificativ, ele se manifestă atunci când dimensiunile neomogenităților sunt comparabile cu lungimea de undă. Atunci când dimensiunile neomogenităților care depășesc în mod semnificativ lungimea de undă (cu 3-4 ordine de mărime sau mai mult), fenomenul de difracție, ca regulă, poate fi neglijat. În cel de-al doilea caz, propagarea undelor cu un grad ridicat de precizie este descrisă de legile opticii geometrice. Pe de altă parte, dacă mărimea neomogenităților mediului este mult mai mică decât lungimea de undă, atunci în acest caz difracția se manifestă sub forma unui efect de împrăștiere a undelor. [1]
Inițial, fenomenul de difracție a fost interpretat ca o rupere de undă a unui obstacol. adică penetrarea valului în regiunea umbrei geometrice. Din punctul de vedere al științei moderne, definirea difracției ca obstacol înconjurând lumina este considerată insuficientă (prea îngustă) și nu suficientă. De exemplu, o gamă foarte largă de fenomene care apar în propagarea valurilor (în cazul limitării lor spațiale) în medii neomogene sunt asociate cu difracția.
Difracția valurilor se poate manifesta:
§ în transformarea structurii spațiale a valurilor. În unele cazuri, o astfel de transformare poate fi considerată ca "înfășurând" obstacolele prin valuri, în alte cazuri - ca o extindere a unghiului de propagare a grinzilor de unde sau devierea acestora într-o anumită direcție;
§ în extinderea valurilor în funcție de spectrul lor de frecvență;
§ în transformarea polarizării valurilor;
§ în schimbarea structurii de fază a undelor.
Subtilitatea în interpretarea termenului "difracție"
Fenomenul de difracție a rolului important jucat de dimensiunile inițiale ale regiunii câmpului undei și structura inițială a câmpului val, care este supus transformării substanțiale dacă elementele wavefield structură comparabilă cu o lungime de undă sau mai puțin de ea.
De exemplu, un fascicul de unde spațial limitat are proprietatea de a "diverge" în spațiu pe măsură ce se propagă chiar și într-un mediu omogen. Acest fenomen nu este descris de legile opticii geometrice și se referă la fenomenele de difracție (divergența difracției, răspândirea difracției unui fascicul de unde).
Limitarea inițială a câmpului de undă în spațiu și structura sa specifică poate apărea nu numai datorită prezenței elementelor absorbante sau reflectorizante, ci și, de exemplu, în generarea (generarea, emisia) unui câmp de undă dat.
Trebuie remarcat faptul că, în medii în care viteza undei lin (comparativ cu lungimea de undă) variază de la un punct la altul, răspândirea fasciculului de undă este curbată (vezi. Opticii gradienți, waveguides gradienți, Mirage). În acest caz, valul se poate înclina și în jurul obstacolului. Cu toate acestea, o astfel de propagare a undelor curbilinii poate fi descrisă folosind ecuații geometrice optice, iar acest fenomen nu se aplică la difracție.
În același timp, în multe cazuri, difracția poate să nu fie legată de îndoirea obstacolului (dar întotdeauna din cauza prezenței sale). Astfel, de exemplu, difracția pe structuri neabsorbante (transparente), așa-numitele structuri de fază.
Deoarece, pe de o parte, fenomenul de difracție de lumină a fost imposibil de explicat în ceea ce privește modelul de radiații, care este, din punct de vedere al opticii geometrice, iar pe de altă parte, difracția a primit o explicație completă în cadrul teoriei val, există o tendință de a înțelege manifestarea sa ca orice derogare de la legile opticii geometrice.
Trebuie menționat faptul că unele fenomene de undă nu sunt descrise de legile opticii geometrice și, în același timp, nu se referă la difracție. Astfel de fenomene de undă tipice includ, de exemplu, rotația planului de polarizare a unui val de lumină într-un mediu optic activ, care nu este difracția.
În același timp, singurul rezultat al așa-numitei difracții coliniare cu transformarea modurilor optice poate fi tocmai rotația planului de polarizare, în timp ce fascicolul de unde difracționat păstrează direcția inițială de propagare. Un astfel de tip de difracție poate fi implementată, de exemplu, difracția luminii prin ultrasunete în cristale birefringente, în care vectorii de undă ale undelor optice și acustice sunt paralele între ele.
Un alt exemplu: în ceea ce privește optica geometrică este imposibil de a explica fenomenele care au loc în așa-numitele ghidurile de undă cuplate, cu toate că aceste efecte nu sunt considerate a fi de difracție (val fenomene asociate cu câmpurile de „însoțitor“).
Secțiunea optică "Optica cristalelor" care se ocupă de anizotropia optică a mediului are și o legătură indirectă cu problema difracției. În același timp, trebuie să corecteze conceptele de optică geometrică folosite. Acest lucru se datorează diferenței dintre conceptul de rază (ca direcție a propagării luminii) și propagarea frontului undei (adică direcția normalului spre ea)
Deviația de liniaritatea propagării luminii se observă și în câmpurile gravitaționale puternice. Se confirmă experimental faptul că lumina care trece în apropierea unui obiect masiv, de exemplu, lângă o stea, deviază în câmpul său gravitațional spre stea. Astfel, și în acest caz se poate vorbi despre "îndoirea" unui obstacol de un val de lumină. Cu toate acestea, acest fenomen nu se aplică și difracției.
Cazuri particulare de difracție
Punct de vedere istoric, în problema difracția întâi considerăm două cazuri extreme referitoare la bariera de restricție (ecran cu o gaură) a unui val sferic și a fost o difracției Fresnel sau un val de avion la fantele sau orificiile sistemului - difracție Fraunhofer
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: