Vad är Fraunhofer -diffraktion?
* diffraktion är böjning av vågor när de passerar runt hinder eller genom öppningar.
* Fraunhofer -diffraktion är en specifik typ av diffraktion där källan till ljus och observationsskärmen är mycket långt ifrån det diffraherande objektet (den enda slitsen i detta fall). Detta innebär att ljusvågorna är i huvudsak parallella när de passerar genom slitsen.
Single Slit Setup
Föreställ dig en enda, smal slits upplyst av en parallell stråle av monokromatiskt ljus (ljus i en enda färg, som en laser).
hur det fungerar
1. huygens princip: Varje punkt på vågfronten som passerar genom slitsen fungerar som en sekundär källa till sfäriska vågor. Dessa vågor sprids ut i alla riktningar.
2. störningar: När dessa vågor sprids stör de varandra. Vid vissa punkter på skärmen anländer vågor i fas (vapen möter vapen) vilket resulterar i konstruktiv inblandning (ljusa fläckar). Vid andra punkter anländer vågor ur fas (vapen möter tråg) som leder till destruktiv störning (mörka fläckar).
Diffraktionsmönstret
Resultatet på skärmen är en serie ljusa och mörka band som kallas störningar.
* Central Maximum: Det ljusaste bandet är i mitten, mittemot slitsen. Det är bredare än de andra ljusa banden.
* mörk minima: Mörka band förekommer där vågor från olika delar av slitsen destruktivt stör.
* Sekundär maxima: Mindre ljusa band (sekundära maxima) visas mellan Dark Minima. Dessa är mindre intensiva än det centrala maximumet.
Faktorer som påverkar mönstret
* slitsbredd: En smalare slits ger ett bredare diffraktionsmönster.
* Ljusvåglängd: Kortare våglängder (blått ljus) skapar tätare utstängda fransar. Längre våglängder (rött ljus) skapar bredare avstånd.
nyckelekvationer
* Position för Dark Minima: Positionerna för de mörka minima ges av:*sin θ =mλ/a *, där:
* θ är vinkeln från mitten av mönstret till det mörka minimum.
* λ är ljusets våglängd.
* A är slitsen.
* m är ett heltal (1, 2, 3, ...) som representerar ordningen på det mörka minimum.
Applikationer
* Förstå ljusets våg natur: Fraunhofer -diffraktion visar ljusvågens natur och ger bevis för Huygens princip.
* spektroskopi: Diffraktionsgaller (flera slitsar) används i spektroskopi för att separera ljus i dess komponentvåglängder.
* Optiska instrument: Diffraktionseffekter beaktas vid utformningen av teleskop, mikroskop och andra optiska instrument.
Sammanfattningsvis
Fraunhofer -diffraktion genom en enda slits skapar ett karakteristiskt mönster av ljusa och mörka fransar. Detta mönster är ett direkt resultat av ljusvågens natur och påverkas av slitsbredden och ljusets våglängd. Det är ett grundläggande koncept i optik med tillämpningar inom olika vetenskapliga och tekniska områden.
