Takmičenje na portalu www.nasaskola.net "biramo najbolju lekciju" februar 2012. godine, Difrakcija svetlosti, Fizika, Dušan Kostić, III-4, Vladimir Milićević, Prva niška gimnazija "Stevan Sremac"

1. Predmet: Fizika
Učenik: Dušan Kostić
Profesor: Vladimir Milićević

2. predstavlja pojavu prividnog skretanja
talasa sa prvobitnog pravca prostiranja
(oblikovanje novih pravaca prostiranja)
pri njegovom nailasku na ivicama otvora
ili na prepreku. Efekat difrakcije je prvi Postojanje difrakcije je i
put detaljno objasnio Francesca Marije dokaz o talasnoj prirodi
Grimaldija koji je pojavi dao ime polazeći svetlosti.
od latinske reči diffringere, što znači
“razbiti u komade”.
Difrakcija postoji i kod zvučnih
talasa . Zahvaljujući njoj zvuk
se čuje iza prepreka, jer je
talasna dužina zvučnih talasa
oko jednog metra , pa su
prepreke uporedive sa njom..
Kod svetlosnih talasa, talasna
dužina je reda od 100-1000nm,
pa se ova pojava teže uočava.

3. Objašnjenje difrakcije bazira se na
Huygens-ovom principu prostiranja
talasa: Kada talas naiđe na mali
otvor ili malo telo sve tačke otvora
kao i ivice otvora i tela postaju
izvori sekundarnih sfernih talasa.
Pri svom prostiranju ovi talasi
interferiraju i na nekim mestima
slabe a na nekim se pojačavaju. Što
je otvor ili prepreka manji
skretanje zraka je veće, tj. efekti
difrakcije su jače izraženi.

4. Ako se posmatra mohromatska
svetlost koja prolazi kroz
pravougaoni prorez malih
dimenzija kao na slici 1, iza
proreza na nekom ekranu pojaviće
se svetle i tamne pruge različitog
intenziteta.
• Ako svetlost naiđe na malu
prepreku kao što je dlaka ili
tanka žica, na ekranu iza
prepreke će se pojaviti
takodje tamne i svetle pruge i
opet će svetla pruga biti u
sredini.

5. • Slika na ekranu koja se sastoji od
pravilno raspoređenih tamnih i
svetlih pruga, ili koncentričnih
krugova, a nastaje usled
difrakcije naziva se difrakciona
slika. Ako se koristi
polihromatska (bela) svetlost
slika se sastoji od krugova ili
linjia različite boje između kojih
se javljaju tamne oblasti. Prema
tome , kod difrakcije
polihromatske svjetlosti dolazi do
njenog razlaganja po pojedinim
talsanim dužinama.

6. • Posmatramo dva zraka talasnog fronta koja
prolaze kroz pukotinu, jedan ispod gornje ivice
pukotine, a drugi ispod njene centralne linije.
Fazna razlika između susjednih talasa koji
stižu tačku P žižne ravni sabirnog sočiva
potiče od dopunske dužine gornjeg zraka:
δ=(D/2)*sinα.
Kada fazna razlika postane jednaka polovini talasne
dužine, susedni talasi dostižu zaklon u suprotnim
fazama i dolazi do potpune destruktivne
interferencije. (D/2)*sinα=(λ/2)→ sinα=(λ/D)
Zaklon postaje ponovo taman kada je zadovoljeno:
sinα=(λ/D),sinα=(2λ/D),sinα=(3λ/D).

7. • Geometrijska i difrakciona senka
pukotine
Nesto više o tome…
>>>
http://www.walter-fendt.de/ph14cr/sin
U aplikaciji možete menjati
dužinu svetlosti i širinu
pukotine, a app. izračunava i
prikazuje interferencijsku sliku,

8. Difrakcija se javlja i kod posmatranja udaljenih tela
optičkim instrumentima , zbog konačne širine otvora
objektiva tih instrumenata.Takodje ona se javlja i
kada svetlosni talas ne pada normalno na ravan otvora
ili prepreke već pod nekim uglom. U tom slučaju
središte centralnog maksimuma nije u preseku
simetrale sistema i zaklona već je pomereno.

9. Niz paralelnih uskih
pukotina na malom
međusobnom rastojanju
Ako svetlost prolazi kroz N
predstavlja difrakcionu
paralelnih svetlih otvora
rešetku.
difrakciona slika se menja u
odnosu na onu koja nastaje pri
prolasku svetlosti kroz jedan
otvor. U ovom slučaju se javljaju
jasno izraženi glavni maksimumi
izmedju kojih postoji N-2
naizmenično postavljena
maksimuma znatno manjeg
intenziteta.. Što je broj N veći
glavni maksimumi su sve većeg
intenzitet i sve uži , tako da je
difrakciona slika sve jače
izražena.

10. Refleksione rešetke se prave urezane tankih linija na refleksionim
površinama tj. ogledalima.
Rastojanje izmedju dve susedne urazane linije naziva se korak
rešetke i najčešće obeležava sa d. Korak rešetke se dobija kada se
dužina režetke L podeli sa brojem zareza N.

11. • Na slici 9 je predstavljena
difrakcija tankog
svetlosnog snopa
paralelnih zraka na
difrakcionoj rešetki. Kada
svetlosni snop dođe na
difrakcionu rešetku, na
ekranu iza rešetke uočava
se difrakciona slika koja
ima više maksimuma
simetrično postavljenih
oko centralnog. Intenzitet
centralnog maksimuma je
najveći, a zatim ostali
maksimumi imaju manji
intenzitet. Na osnovu
slike 9 je očigledno da
dolazi do skretanja
svetlosti i da se svaki
maksimum vidi pod nekim
uglom θ.

12. Intenzitet centralnog maksimuma je najveći, a ostali maksimumi imaju
manji intenzitet. Sa slike vidimo da dolazi do skretanja svetlosti i da se
svaki maksimum vidi pod nekim uglom θ. Uvodi se broj z tj. redni broj
maksimuma, tako da centralni maksimum ima redni broj z=0, a ostali
redom z=1,2,3,…,N. Svakom maksimumu reda z pridružujemo ugao θz,
pod kojim se taj maksimum vidi u odnosu na pravac upadnih zraka.
http://www.walter-fendt.de/ph14cr/singleslit_cr.htm

13. Na slici su predstavljeni uvećano otvori na
rešetki i ravanski talas monohromatske
svetlosti koji dolazi na rešetku pod uglom
θo. Na zaklonu koji je veoma udaljen od
rešetke posmatra se difrakciona slika.
Posmatramo paralelne zrake koji dolaze
na donju ivicu svakog otvora. Ovi zraci po
prolazu kroz difrakcionu rešetku skreću
za ugao θ. Na slici uočimo dva susedna
paralelna zraka 1i 2. Ovi zraci su do linije
AB prešli isti put, a i od linije AC prelaze
isti put. Putna razlika ovih zraka, prema
slici, je jednaka :
∆s = BD + DC = d * sinθo + d * sinθ (<BAD
= θo, <DAC = θ)
Ovi zraci interferiraju i njihov
rezultujući talas će biti maksimalnog
intenziteta ako je putna razilika ovih
talasa jednaka celobrojnom proizvodu
talasne dužine svjetlosti, tj. ako je ∆s = z
* λ.

14. • Zraci sa većom talasnom dužinom jače difraguju, što
omogućava dobijanje sprkte kao kod prizmi. Razlika je samo u
tome što se kod rešetke jače difragiraju zraci sa većom
talasnom dužinom, a kroz prizmu se jače prelamaju zraci sa
kraćim talasnim dužinama. Tako rešetke daju normalne, a
prizme inverzne spektre. Broj z daje red spektra,
z=1,2,3,...,N.
• Optička rešetka ima primenu kod spektralnih aparata, gde
uspešno zamenjuje prizmu. Razlog tome je činjenica da
optičke rešetke daju šire spektre nego prizme, pa su takvi
spektri pogodniji za njihovo proučavanje.
http://www.unze.ba/
http://www.grf.rs
http://www.walter-fendt.de/
wiki-org.