Fény - stadopedia diffrakciója
A hullámok diffúziója (latin diffraktus - szó szerint törött, törött és hullámtörés) olyan jelenség, amely a geometriai optika törvényeitől való eltérésként jelentkezik a hullámok terjedésében. Ez egy univerzális hullámjelenség, és ugyanazok a törvények jellemzik, amikor különböző típusú hullámtéreket figyeljünk meg.
A diffrakció elválaszthatatlanul kapcsolódik az interferencia jelenségéhez. Ráadásul a diffrakció nagyon jelenségét gyakran úgy értelmezik, mint az űrben lévő határolt hullámok interferenciáját (másodlagos hullámok interferenciáját). Az összes diffrakciós hatás közös tulajdonsága a manifesztum mértékének függése a hullámhossz és a közeg inhomogenitásának jellemző mérete között. vagy szabálytalanságok a hullám szerkezetében. Leginkább észlelhetők, amikor az inhomogenitás dimenziói összehasonlíthatók a hullámhosszal. Ha a hullámhosszon jelentősen meghaladó (3-4 nagyságrenddel vagy annál nagyobb) méretű inhomogenitások dimenziói általában elhanyagolhatóak a diffrakció jelenségével. Ez utóbbi esetben a nagy pontosságú hullámok terjedését a geometriai optika törvényei írják le. Másrészt, ha a táptalaj homogenitásának mérete sokkal kisebb, mint a hullámhossz, akkor ebben az esetben a diffrakció hullámszórási hatás formájában jelenik meg. [1]
Kezdetben a diffrakció jelenségét úgy értelmezték, mint egy akadály hullámtörését. vagyis a hullám behatolása a geometrikus árnyék területére. A modern tudomány szemszögéből nézve a fény diffrakciójának akadályként való meghatározása elégtelen (túl szűk), és nem elégséges. Például a hullám terjedésében keletkező jelenségek (térbeli korlátozás esetén) inhomogén médiumokban nagyon széles körűek, diffrakcióval járnak.
A hullámok diffrakciója megnyilvánulhat:
§ a hullámok térszerkezetének átalakításában. Bizonyos esetekben az ilyen átalakulást hullámok "burkolózó" akadályaként lehet tekinteni, más esetekben - a hullámgerendák terjedési szögének kiterjesztése vagy bizonyos irányú eltérés esetén;
§ a hullámok frekvencia-spektrum szerinti kiterjesztése;
§ a hullám polarizációjának átalakulásában;
§ a hullámok fázisszerkezetének változásában.
Finomság a "diffrakció" kifejezés értelmezésében
A diffrakció jelenségében fontos szerepet játszik a hullámtér régió kezdeti dimenziója és a hullámtér kezdeti szerkezete, amely lényeges átalakulásnak van kitéve abban az esetben, ha a hullám-mező szerkezet elemei hasonlóak vagy kisebbek a hullámhossznál.
Például az űrhajlított hullámhosszúságnak a "diverge" ("elterjedése") tulajdonsága van a térben, miközben homogén közegben is propagál. Ezt a jelenséget a geometriai optika törvényei nem írják le, és diffrakciós jelenségekre utalnak (diffrakciós divergencia, hullámhossz diffrakciós elterjedése).
A hullámtér kezdeti korlátai az űrben és annak sajátos szerkezetében nemcsak abszorbens vagy visszaverő elemek jelenléte, hanem például egy adott hullámtér generálása (generálása, kibocsátás) következtében keletkezhetnek.
Meg kell jegyezni, hogy a környezetet, amelyben a hullám sebessége egyenletesen (például, míg a hullámhossz) változik pont-pont, a terjedését a hullám gerenda ívelt (lásd. A gradienst optika, gradiens hullámvezetők, Mirage). Ebben az esetben a hullám elhajolhat az akadály körül. Az ilyen görbületi hullámterjedés azonban geometriai optikai egyenletekkel írható le, és ez a jelenség nem vonatkozik a diffrakcióra.
Ugyanakkor sok esetben a diffrakció nem kapcsolódhat az akadály hajlításához (de mindig a jelenléte miatt). Ilyen például diffrakció nem abszorbeáló (átlátszó), úgynevezett fázisszerkezetekre.
Mivel egyrészt a fény diffrakciós jelenség volt lehetetlen megmagyarázni szempontjából a sugárzási karakterisztikát, hogy van, a szempontból geometriai optika és másrészt a diffrakciós megkapta a teljes magyarázatot keretében a hullám elmélet, van egy olyan tendencia, hogy megértsük a megnyilvánulás bármely eltéréshez a geometriai optika törvényei.
Meg kell jegyeznünk, hogy bizonyos hullámjelenségeket a geometriai optika törvényei nem írnak le, és ugyanakkor nem kapcsolódnak a diffrakcióhoz. Ilyen tipikus hullámjelenségek közé tartozik például a könnyű hullám polarizációs síkjának forgatása egy optikailag aktív közegben, amely diffrakció nem.
Ugyanakkor az optikai módok átalakításával az úgynevezett kollineáris diffrakció egyetlen eredménye pontosan a polarizáció síkjának forgása, míg a diffrakált hullámgerenda megőrzi az eredeti terjedési irányt. Ez a fajta diffrakció megvalósítható például a fény ultrahangos diffrakciójával kétujjú kristályokban, amelyekben az optikai és akusztikus hullámok hullámvektorai párhuzamosak egymással.
Egy másik példa: szempontjából geometriai optika lehetetlen megmagyarázni a jelenséget, amely az úgynevezett függő hullámvezetők, bár ezek a hatások nem tekinthetők diffrakciós (hullámjelenségek társított „kísérő” mezők).
A "Optikai kristályok", amelyek a közeg optikai anizotrópiájával foglalkoznak, szintén közvetett kapcsolatban állnak a diffrakció problémájával. Ezzel egy időben ki kell javítania a felhasznált geometriai optika fogalmát. Ez azért van, mert a sugár fogalmának különbsége (a fény terjedésének iránya) és a hullámfront (azaz a normál iránya)
Az erős gravitációs mezőkben is megfigyelhető a fény terjedésének egyenetlensége. Kísérletileg megerősítést nyert, hogy egy fényes tárgy közelében lévő fény, például egy csillag közelében, gravitációs mezőnként eltér a csillag felé. Így ebben az esetben is egy hullám hullám "hajlításáról" beszélhetünk. Ez a jelenség azonban nem vonatkozik a diffrakcióra.
Különleges diffrakciós esetek
Történetileg a diffrakciós probléma először vesszük a két szélsőséges esetben korlátozására vonatkozó korlát (a képernyő egy lyuk), gömb alakú hullám, és ez volt a Fresnel diffrakció, vagy egy sík hullám a rések vagy lyukak a rendszer - Fraunhofer diffrakciós