Дифракция и интерференция что такое: Интерференция и дифракция света кратко о явлении – формулы с примерами решений (9 класс)

Интерференция и дифракция света

Содержание статьи

1. Характеристика света

2. Интерференция света

3. Дифракция света

Определение 1

Свет представляет в физической оптике электромагнитное излучение, которое может восприниматься человеческим глазом.

В более широком смысле свет понимается как любое оптическое излучение, то есть такое, длины волн которого находятся в диапазоне с приблизительными границами от единиц нанометров до десятых долей миллиметра. В данном случае в понятие «свет» также включены ультрафиолетовое и инфракрасное излучения.

Характеристика света

В качестве одной из субъективных характеристик света выступает цвет, определяемый для монохроматического излучения частотой света, а для сложного – его спектральным составом.

Свет способен распространяться даже в вакууме. При этом наличие вещества воздействует на скорость распространения света. Свет на границе сред испытывает преломление (отражение). Распространяясь в некой среде, свет может поглощаться и рассеиваться веществом. Оптические свойства среды характеризует показатель преломления, действительная часть которого выражена отношением фазовой скорости света в вакууме к такой скорости в данной среде.

В изотропных средах распространение света будет зависеть от направления (в общих случаях, – от координаты и времени). Показатель преломления является скалярной функцией. В анизотропных средах он представляется в качестве тензора.

Оптическая дисперсия представляет зависимость показателя преломления от длины волны света. Такая зависимость приводит к распространению света разнодлиновых волн в среде с различной скоростью. Благодаря этому становится возможным разложение немонохроматического (например, белого) света в спектр.

Подобно любой электромагнитной волне, свет будет обладать свойством поляризации (то есть он может быть поляризованным). У света, линейно поляризованного, имеется определенная плоскость поляризации, где будут осуществляться колебания электромагнитной волны.

У эллиптически поляризованного света электрический вектор будет вращаться по часовой стрелке или же против нее. Это, в свою очередь, будет зависеть непосредственно от направления поляризации

Замечание 1

Неполяризованный свет представляет собой совокупность световых волн со случайной поляризацией. Поляризованный свет также может выделяться из неполяризованного пропусканием через поляризатор.

Некоторые среды обладают способностью к вращению плоскостью поляризации проходящего света. Угол поворота при этом будет зависеть от концентрации оптически активного вещества. Такое явление, в частности, используется в поляриметрическом анализе веществ (например, для измерения концентрации в растворе сахара).

Интенсивность света количественно характеризуется фотометрическими величинами нескольких видов. Главные из них это световые и энергетические величины. Световые величины выражаются в единицах мощности или энергии, а также производных от них. К энергетическим величинам относятся в частности:

• энергия и сила излучения;
• энергетическая яркость, светимость и облучение.

Каждой энергетической величине соответствует в виде аналога световая фотометрическая величина. Световые величины могут отличаться от энергетических тем, что свет оцениваются по его способности вызывать зрительные ощущения. Световые аналоги это:

• световая энергия;
• поток света;
• яркость;
• освещенность.

Интерференция света

Замечание 2

Впервые такое явление, как интерференция, было обнаружено учеными Р. Бойлем, Р. Гуком и Гримальди. Впервые Гримальди связал явление интерференции с идеей о волновых свойствах света.

В 1801 году Т. Юнг ввел принцип суперпозиции и на основании этого дал детальное объяснении этого явления с помощью термина «интерференция».

Также ученый провел демонстрационный эксперимент, в котором наблюдал интерференции света, получив данное явление от двух щелевых источников света (в 1802 г.). Позднее опыт Юнга стал классическим.

Интерференция конструктивна в ситуации, когда итоговая разница между пройденными данными лучами путями на поверхности пленки составит полуцелое число длин волн в ней:

Рисунок 1. Формула. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

То есть

Рисунок 2. Формула. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Дифракция света

В явлении дифракции важное значение имеют исходные размеры области волнового поля, подверженной значительной трансформации в ситуации, когда элементы структуры волнового поля можно сравнить с длиной волны или они окажутся меньше ее по размеру.

Например, волновой пучок, ограниченный в пространстве, обладает свойством расхождения в пространстве по мере его распространения даже в пределах однородной среды. Такое явление невозможно описать законами геометрической оптики. Оно относится к дифракционным явлениям:

• дифракционная расходимость,
• расплывание волнового пучка.

Исходное ограничение в пространстве волнового поля и его определенная структура могут возникать не только за счет наличия отражающих или поглощающих элементов, но и при порождении (излучении, генерации) этого волнового поля.

Пример 1

Одним из примеров дифракции является дифракция света на ультразвуке в жидкости. При таком эксперименте берется оптически прозрачная ванночка в форме прямоугольного параллелепипеда. В этой ванночке находится оптически-прозрачная жидкость, а на частоте ультразвука возбуждается стоячая волна.

Плотность воды в ее узлах будет ниже. Как следствие, окажется ниже ее оптическая плотность. При таких условиях ванночка с водой выступит для световой волны фазовой дифракционной решеткой. На этой решетке дифракция осуществляется в виде изменения фазовой структуры волны. Это явление можно наблюдать в оптический микроскоп, благодаря методу фазового контраста (метод темного поля).

Как пример, рассмотрим дифракционную картину, которая возникает в момент прохождения света сквозь щель в непрозрачном экране. Мы определяем интенсивность света в зависимости от угла. Для записи исходного уравнения применяем принцип Гюйгенса. Вдали от разреза запишем формулу:

Рисунок 3. Формула. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Расстояние от щели будет определяться как:

Рисунок 4. Формулы. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

дифракция или интерференция!!!??? : Физика

Сообщения без ответов | Активные темы | Избранное

muha-chuma	дифракция или интерференция!!!??? 26.02.2009, 19:16
26/02/09 4	Вопрос следующий: открыв школьный учебник (ГЕНДЕНШТЕЙН, ДИК, 11 КЛАСС) смотрим лабораторную работу номер 6, опыт 3. И видим “Рассмотрите поверхность компакт диска под разными углами. Что наблюдаете? Опишите интерференционную картину.” Что-то не врубилась, так на компакт- диске наблюдаем интерференцию(как в учебнике) ИЛИ дифракцию(как ответили ВЫ)? Чему верить?

photon	26.02.2009, 20:39
Экс-модератор 23/12/05 11745	muha-chuma, дайте определения понятиям дифракция и интерференция

muha-chuma	дифракция или интерференция!!!??? 08. 03.2009, 10:30
26/02/09 4	Не совсем поняла. Определения не знаете? Посмотрите в любом справочнике. “И нитки у ткани и треки на диске образуют дифракционные решетки. _________________ Dum spiro, spero ” – это Ваш личный ответ по теме” Нужна срочно помощь по интерференции и дифракции”. Так вот моё мнение такое. На диске находиться тонкий слой лака – где волны интерферируют (что ещё заметно до нанесения записи). Вы указываете на дифракцию в своём ответе. Выжег даёт решётку, но там уже другая песня. А обратилась я за помощью, потому как Ваш ответ и сбивает с толку.

Munin	08.03.2009, 10:47
Заслуженный участник 30/01/06 72407	Дифракция – это явление, состоящее из принципа Гюйгенса и интерференции. Так что нет ничего удивительного в том, что некоторые явления являются демонстрацией одновременно и интерференции и дифракции. Это не взаимоисключающие понятия.

Sergiy_psm	08.03.2009, 11:29
10/12/07 516	Можно сказать что интерференция и дифракция – суть одно явление, разница лишь в том, что первое – это наложение волн от конечного числа источников, второе – наложение волн от бесконечного числа источников, например, с точки зрения принципа Гюйгенса-Френеля волны огибают препятствие (дифрагируют) именно из-за интерференции вторичных (фиктивных) источников фронта волны за препятствием.

photon	08.03.2009, 11:47
Экс-модератор 23/12/05 11745	muha-chuma в сообщении #192916 писал(а): Определения не знаете? я – знаю

Willy	09. 03.2009, 12:59
22/12/08 6	Интерференция – есть даже задачки на определение интерференционных полос при отражении от диска

photon	09. 03.2009, 13:05
Экс-модератор 23/12/05 11745	Willy в сообщении #193213 писал(а): Интерференция – есть даже задачки на определение интерференционных полос при отражении от диска Не вводите в заблуждение. Дифракция и интерференция – не взаимоисключающие явления

muha-chuma	дифракция или интерференция!!!??? 09. 03.2009, 19:32
26/02/09 4	Просто великолепно! Задавили интеллектом! А что мне глупой, земной “девушке” ответить умной железной машине на ЕГЭ, если она предложит варианты ответа к моему вопросу? Вариант то ответа может быть только один!!! И в единственную клеточку я не втисну всё то, что Вы так красиво изложили!!! Мужчины, я не сомневаюсь в Ваших знаниях! Я сомневаюсь в своих, а иначе бы не обращалась! Дайте единственный ответ, без дополнительных пояснений. ПОЖАЛУЙСТА! P.S. Остроумие оживило общение. А то читаешь “форум” как учебник.

Munin	10.03.2009, 21:23
Заслуженный участник 30/01/06 72407	muha-chuma в сообщении #193370 писал(а): А что мне глупой, земной “девушке” ответить умной железной машине на ЕГЭ, если она предложит варианты ответа к моему вопросу? А вы приведите конкретный вопрос и конкретные варианты ответа. От тонкостей формулировки может многое зависить. А если нет – извините, никаким интеллектом нельзя угадать, что творилось в голове у плохо помнящего физику автора ЕГЭ, когда он вопрос сочинял и ответы.

muha-chuma	дифракция или интерференция!!!??? 08.04.2009, 18:45
26/02/09 4	Вопрос. Рассмотрите внимательно под разными углами поверхность компакт-диска(на которую нанесена запись). Что вы наблюдаете? Объясните наблюдаемое явление. Вот так звучит вопрос. Извините, пожалуйста, но в демоверсиях не нашла что-либо “похожее” на рассматриваемый вопрос с компакт-диском.[/b]

different.eyes	11.04.2009, 15:22
11/04/09 6	та это же интерференция точно! дифракция это вообще обхождение волнами припятствия!

MOPO3OB	14. 04.2009, 22:00
25/08/07 ∞ 572 с Уралу	Цитата: та это же интерференция точно! дифракция это вообще обхождение волнами припятствия! это деткам в школе говорят… их как обычно дурят немного…. В общем случае задачи дифракции это описание распространения волн в неоднородных средах…. в пределе коротких волн это геометрическая оптика… интерференция – сложение волн… выражение дифракция и интерференция это глава плохого учебника по оптике.. можно провести аналогию интерференция – это арифметика. Дифракция это высшая математика классической оптики, акустики и волновой механики

BISHA	05. 05.2009, 21:37
Заблокирован 08/01/09 ∞ 1098 Санкт – Петербург	MOPO3OB в сообщении #204926 писал(а): интерференция – сложение волн… выражение дифракция и интерференция это глава плохого учебника по оптике.. можно провести аналогию интерференция – это арифметика. Дифракция это высшая математика классической оптики, акустики и волновой механики Все что вы говорите это модели для получения правильного ответа. Но частицы света не объединяются и не взаимодействуют между собой. Интерференция – это избирательное отражение или прохождение света через среды зависящее от длины волны и от “толщины” среды. Длина “цуга” – фотона играет определяющую роль, как идет его торможение в среде, то может изменится направление распространения э.м поля. Все допущенные учебники Физики проходят многократную проверку и у Академиков. С уважением.

Показать сообщения за: Все сообщения1 день7 дней2 недели1 месяц3 месяца6 месяцев1 год Поле сортировки АвторВремя размещенияЗаголовокпо возрастаниюпо убыванию

Страница 1 из 1

[ Сообщений: 14 ]

Модераторы: photon, whiterussian, profrotter, Jnrty, Aer, Парджеттер, Eule_A, Супермодераторы

Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей

Вы не можете начинать темы Вы не можете отвечать на сообщения Вы не можете редактировать свои сообщения Вы не можете удалять свои сообщения Вы не можете добавлять вложения

Найти:

Оптика: теоретические основы

Введение

Оптика – это раздел физики, в котором изучается природа световой волны. Среди множества задач, решением которых занимается современная наука, есть как хорошо известные, так и редко упоминаемые темы: от привычных законов преломления и отражения света до анализа взаимодействия между несколькими отражающими покрытиями.

Любые современные исследования должны подкрепляться теоретическими основами, которые, в свою очередь построены на других теориях. Так, «фундамент» любой разработки в области оптики на сегодняшний день составляют следующие явления и понятия: электромагнитный спектр, интерференция, отражение, преломление, дисперсия и дифракция.

Спектр электромагнитной волны

Свет – это электромагнитное излучение, которое описывается главным образом длиной волны, традиционно обозначаемой λ. Электромагнитный спектр (рис. 1) содержит все частотные диапазоны и подразделяется на области, границы которых, надо сказать, достаточно условны. Излучение, характеризующееся как «оптическое» лежит в диапазоне 1 – 1000 нм, к нему относится:

• Ультрафиолетовое (УФ) излучение 1 – 400 нм: излучение, при котором на коже человека возникают солнечные ожоги
• Видимый свет 400 – 750 нм: излучение, распознаваемое человеческим глазом, в этом диапазоне лежат все цвета радуги от красного до фиолетового, красному соответствуют более длинные волны (700 – 750 нм), фиолетовому – более короткие (400 – 450 нм)
• Замыкает оптическую часть электромагнитного спектра инфракрасный (ИК) диапазон, которому соответствуют длины волн 750 – 1000 нм, ИК диапазон также подразделяется на следующие области: ближнюю 0. 75 – 3 мкм, среднюю 3 – 30 мкм, дальнюю 30 – 1000 мкм

 

Рисунок 1. Электромагнитный спектр

Интерференция

Исаак Ньютон был первым ученым, давшим пояснения о природе света, обнаружив дисперсию. Впоследствии Ньютон ставил множество других опытов, объясняя результат с помощью теории, в которой свет представляет собой частицу (корпускулу). Это мнение считалось единственно верным на протяжении века, пока Томас Юнг не высказал новую теорию о волновой природе излучения, противоположную теории Ньютона. Примечательно, что эксперименты, поставленные двумя учеными, имели похожие схемы.

Знаменитый эксперимент с двумя щелями, поставленный Юнгом, продемонстрирован на рис. 2: свет проходит через два близких отверстия в непрозрачном экране, образуя, таким образом, два независимых источника света. В результате Юнг наблюдал интерференционную картину, состоящую из чередующихся темных и белых полос, которая не могла бы образоваться, если бы свет состоял из корпускул. Темные полосы соответствовали зонам, где световые волны от двух щелей гасят друг друга. Светлые полосы возникали там, где световые волны усиливают друг друга. Наблюдаемое явление служило доказательством волновой природы света.

Рисунок 2. Эксперимент Юнга на двух щелях

Противоречие этих теорий позднее получило название «корпускулярно-волнового дуализма», то есть двойственности природы света. В зависимости от условий, свет может демонстрировать как волновые свойства, так и свойства частицы.

Явление интерференции возникает при взаимодействии двух (или более волн) одинаковой частоты, распространяющихся в различных направлениях. Самое поразительное происходит в точке встречи двух волн равной амплитуды, достигших места встречи в противофазе, это явление называется интерференционным гашением волн или деструктивной интерференцией (см. рис. 3, полосы синего цвета).

Рисунок 3. Конструктивная и деструктивная интерференция

Возможна и прямо противоположная ситуация, когда две волны встречаются в точке совпадения фаз и амплитуды колебаний среды складываются. Это явление называется интерференционным усилением волн или конструктивной интерференцией (см. рис. 3, полосы оранжевого цвета). Волны на поверхности воды в таких точках будут самыми высокими, звуки – самыми громкими, свет – самым ярким. Множество промежуточных значений интерференционной амплитуды колебаний, лежащих в пределах от полностью конструктивной до деструктивной интерференции (гашения) образуют упорядоченную интерференционную картину взаимодействия волн.

Теория интерференции – одна из важных и основных теорий оптики. С помощью волновой теории достаточно просто объясняются явления отражения, преломления, дисперсии и дифракции.

Отражение

Отражение – изменение (отклонение на некоторый угол) направления распространения волны при соприкосновении с поверхностью объекта. Закон отражения гласит: угол падения равен углу отражения. На рис. 4 продемонстрировано отражение падающего излучения от поверхности плоского зеркала.

В идеальном приближении зеркало считается абсолютно гладким, а потому параллельность пучка при отражении сохраняется (так называемое «зеркальное отражение»). В реальном случае степень параллельности отраженного пучка зависит от степени шероховатости поверхности. При отражении от неровной поверхности в пучках возникает диффузное отражение.

Зеркала характеризуются коэффициентом отражения, который в основном зависит от вещества отражающего покрытия и качества полировки.

Рисунок 4. Отражение от поверхности плоского зеркала

Преломление

При отражении угол падения равен углу отражения, поскольку волна меняет направление распространения при соприкосновении со средой. Преломление возникает при прохождении излучения через оптическую среду. Угол преломления зависит от длины волны и коэффициента преломления среды.

Коэффициент преломления n – отношение скорости распространения света в среде v к скорости света в вакууме, математическое описание представлено уравнением (1).

         (1)
 

      (2)

где n₁ – показатель преломления среды, из которой выходит излучение, θ₁ – угол падения пучка в этой среде, n₂ – показатель преломления среды, в которую проходит падающий пучок, θ₂ – угол преломления пучка в этой среде.

Коэффициент преломления позволяет оценить, насколько замедлилась скорость распространения излучения при прохождении его из среды с большим показателем преломления в среду с меньшим n, и наоборот (рис. 5).

Рисунок 5. Преломление света при прохождении излучения с меньшим показателем преломления в среду с большим показателем преломления

Если угол падения превышает некоторый критический угол θ_c (угол, при котором угол преломления составляет 90 градусов), пучок скользит по поверхности, возникает полное внутреннее отражение (ПВО). Преломленный пучок отсутствует (рис. 6, оранжевая линия демонстрирует пучок, претерпевший ПВО в среде).

Рисунок 6. Полное внутреннее отражение

Математическое описание явления полного внутреннего отражения:

           (3) 

 

ПВО – ничто иное как за искра, которую легко видеть в бриллиантах и драгоценных камнях. Из-за высокого показателя преломления алмазы имеют большой угол ПВО, что приводит к отражению света под разными углами (так называемая «игра света»). Другим примером ПВО является передача излучения по оптическому кабелю. Свет, падающий на один конец стеклянного или пластикового оптического волокна, будет подвергаться многочисленным отражениям по всей длине волокна до тех пор, пока не выйдет из другого конца (рис. 7). Поскольку при ПВО используется понятие критического угла, волоконная оптика характеризуется углом приема и минимальными радиусами изгиба. На основе этих данных рассчитывается наибольший угол, при котором свет может проникать в волокно и претерпевать ПВО, и минимально допустимые радиусы изгибов.

Рисунок 7. Полное внутреннее отражение в одномодовом оптоволоконном кабеле

Дисперсия

Дисперсия – это мера изменения показателя преломления материала относительно длины волны. Дисперсия также определяет пространственное расхождение длин волн, это явление лежит в основе хроматических аберраций (рисунок 8). При прохождении излучения через стекло с высокой дисперсией, спектральные линии в результате будут разнесены на больший угол. Один из способов количественного определения дисперсии состоит в выражении ее числом Аббе. Число Аббе V_D является функцией показателя преломления материала от частоты падающего излучения f.

                  (4) 

 

Хроматическая аберрация, вызванная дисперсией материала, наблюдается во всем известном явлении радуги в небе. Также дисперсия присутствует в линзах, призмах и подобных оптических компонентах. Равносторонняя призма применяется для разложения падающего света на составляющие цвета, но в большинстве приложений дисперсия может отрицательно сказаться на производительности системы.

Рисунок 8. Дисперсия в призме

Дифракция

Интерференционные картины, полученные в эксперименте Томаса Юнга с двумя щелями, также можно описать явлением дифракции. Дифракцию можно наблюдать, когда волны огибают препятствие – узкую щель или острый край. В общем, чем больше разница между длиной волны света и шириной щели или размером препятствия, тем больше дифракция. Яркий пример дифракции – разложение излучения в спектр на дифракционной решетке.

При освещении дифракционной решетки плоской световой волной с длиной волны λ, нормально падающей на решетку, на достаточно большом расстоянии от решетки наблюдается дифракционная картина, которая может наблюдаться и на конечном расстоянии с помощью выпуклой линзы на плоском экране, помещенном в ее фокус. Степень дифракции создает определенные интерференционные картины. Рисунки 9 и 10 иллюстрируют различные виды дифракционной картины, полученные с помощью дифракционной оптики.

Дифракция лежит в основе многих приложений: дифракционные решетки, спектрометры, монохроматоры, лазерные проекционные головки и множество других компонентов.

Рисунок 9. Многополосная дифракционная картина

Рисунок 10. Точечная дифракционная картина

Знание основной терминологии оптической физики упрощает обсуждение более сложных и многопрофильных задач. Понимание и изучение основ – не только ключ к развитию новых лазерных, фотонных и оптических технологий и методов в целом, но и возможность получения ответа на важнейший вопрос о происхождении света.

 

© Edmund Optics Inc.

Компания INSCIENCE помогает своим заказчикам решать любые вопросы и потребности по продукции Edmund Optics на территории РФ

 

 

 

квантовая механика – Почему трудно отличить интерференцию от дифракции?

Должен сказать, что я похож на Колина и склонен думать об этих двух явлениях как о перекрывающихся, и я бы описал дифракцию примерно так, как это делает Колин (что, возможно, не слишком удивительно, учитывая, что наши фоны перекрываются). Должен признаться, что никогда особо не заботился об этой разнице, но теперь я прочитал определение @dmckee, думаю, оно мне нравится, потому что оно четко различает их, и, более того, когда я думаю об этом, оно в значительной степени описывает мое собственное определение кишки, если бы я должен был дать одно.

Я думаю, что могу перефразировать определение дифракции @dmckee следующим образом: «как распространяющееся световое поле, имеющее закодированные возмущения, наложенные на него в одной поперечной плоскости (т.е. ортогональные номинальному направлению распространения), и выражает эти возмущения в другой поперечной плоскости “.

Вот мое собственное понимание. Я думаю о дифракции в основном как:

Процесс скремблирования волнового фронта, возникающий из-за расхождения плоских волн, составляющих световое поле

Рассмотрим поле на плоскости, скажем, $z = 0$, и разобьем его, используя Фурье-разложение вариации поля на плоскости $z=0$, на составляющие плоские волны, которые являются «модами» уравнений Максвелла, поскольку их описание распространения состоит просто в том, что поля становятся задержанными по фазе на простой масштабный коэффициент $\exp(i\,\mathbf{k}\cdot\mathbf{\Delta r})$ под действием переноса $\mathbf{\ Дельта р}$. Каждая составляющая плоская волна имеет различное направление, определяемое волновым вектором $\left(k_x, k_y, k_z\right)$ с $k^2 = k_x^2 + k_y^2 + k_z^2$ ( т. е. эквивалент уравнения Гельмгольца в пространстве Фурье), то есть все волновые векторы имеют одинаковую величину, но разные направления. Итак, когда мы спрашиваем, как выглядит поле при другом значении $z$, мы строим поле из наших составляющих плоской волны в этой точке (используя обратное преобразование Фурье). Однако теперь, поскольку все волновые векторы направлены в разные стороны, все плоские волны претерпели разную фазовую задержку при достижении нового значения $z$ (даже несмотря на то, что их фаза опережает на $k$ радиан на единицу длины в направлении соответствующий волновой вектор). Следовательно, конфигурация поля искажается всеми этими различными фазовыми задержками. Я обрисовываю эту идею на рисунке ниже:

Чтобы проиллюстрировать эту идею дальше, мы представим одномерную задачу, так что у нас есть равномерно освещенная щель некоторой конечной ширины $w$, моделирующая выходное излучение лазера; в этой упрощенной системе есть только двумерные волновые векторы. Экран со щелью находится в плоскости $z = 0$, а единственным ортогональным направлением является ось $x$. Все декартовы компоненты полей удовлетворяют одному и тому же уравнению (Гельмгольца), поэтому мы можем обсуждать принципы, просто рассматривая одно скалярное поле $\psi$ (скажем, $x$-компоненту электрического поля). Каждая плоская волна имеет вид $\psi(k_x) = \exp\left(i \,(k_x\, x + k_z\, z)\right)$ Тогда преобразование Фурье поля, выходящего из щели, равно (I опустим множители $2\pi$ в унитарном преобразовании Фурье, потому что множители масштаба не влияют на следующее): 92}\, z) = \exp\left(i\, k\, \cos\theta_x\,\right)$ (где $\theta_x$ — угол, под которым плоская волна с волновым вектором $(k_x, k_z)$ делает с осью $z$) даст сложное скремблирование, которое вы видите как «дифракцию».

Явление, которое я определенно предпочел бы назвать «интерференцией», а не «дифракцией», было бы многолучевым распространением: т.е. расщепление луча света на два отдельных луча т. е. для интерферометрии и моделей «интерференции», которые получаются, когда лучи снова собираются вместе.

Рассмотрим распространенную «неоднозначную» ситуацию: в равной степени говорят об «интерференции на одной щели» или «дифракции на одной щели» для одного и того же: учитывая то, что я сказал выше, я бы скорее назвал это «дифракцией».

Наконец: В конечном счете, дифракцию можно рассматривать как частный случай интерференции. Однако вместо интерферирующих пространственно разделенных лучей мы принимаем во внимание, что дифрагированный волновой фронт возникает из-за интерференции между отдельными плоскими волнами, которые составляют световое поле, и поскольку длина пути для этих интерферирующих «лучей» зависит от направления распространения, вы получаете волновой фронт я говорила о “скремблировании”.

10 Отличие дифракции от интерференции

Дом Физика 10 Отличие дифракции от интерференции

отличие дифракции от интерференции

Дифракция и интерференция — явления, связанные с волновой природой частиц. Дифракцию можно просто определить как распространение волн при прохождении через препятствия. Интерференция может быть определена как комбинация двух или более волн. В этой статье мы обсудим 10 различий между дифракцией и интерференцией.

Difference between diffraction and interference

Parameters	Diffraction	Interference
Definition	Diffraction is defined as распространение волн вокруг препятствий. Дифракция также происходит со звуком.	Интерференция — это наложение двух волн с образованием результирующей волны с большей или меньшей амплитудой.
Как это происходит?	Это происходит из-за наложения вторичных вейвлетов.	Возникает из-за наложения двух волн, исходящих от двух разных когерентных источников.
Типы	Они бывают двух типов: •Дифракция Френеля. •Дифракция Фраунгофера: Дифракцию Фраунгофера можно наблюдать, если источник света и экран находятся на бесконечном расстоянии от дифрагирующего препятствия.	Они также бывают двух типов: • Конструктивная интерференция: Конструктивная интерференция определяется как наложение двух волн для получения большей амплитуды, подобно тому, как мы используем динамики для получения большей амплитуды звуков. • Деструктивная интерференция: когда две волны противоположной полярности или направления накладываются друг на друга таким образом, что они компенсируют друг друга, может наблюдаться деструктивная интерференция.
Ширина полосы	В дифракции полосы имеют различную ширину.	Ширина полос постоянна при интерференции.
Интенсивность полос	Яркие полосы одинаковой интенсивности.	Интенсивность последовательных полос не одинакова. Интенсивность уменьшается с полосами.
Препятствия	Препятствия необходимы для дифракции	Препятствие не обязательно для направления.
Расстояние между полосами	Расстояние между полосами при дифракции неравномерно.	Расстояние между полосами при дифракции неравномерно.
Контраст между максимумами и минимумами	Контраст между максимумами и минимумами плохой	Контраст между максимумами и минимумами, безусловно, хороший
Направление распространения волн	IT изменяется после дифракции	. Это не изменяется после Superposition
Common Hearsles
. Свет, отраженный от масляной пленки на воде, шум в широком зале и т. д.0066	And1mu, CC BY-SA 4.0 https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0, via Wikimedia Commons

See Also

• Uses of concave lenses
• Использование выпуклых линз
• Использование плоского зеркала
• Различие между вогнутой и выпуклой линзой

Предыдущая статья20 Различия между аналоговыми и цифровыми сигналами

Следующая статья14 типов переключателей

Поиск

Видео дня

Поддержите нас

Мы хотим сделать науку интересной и в то же время бесплатной! Ваш вклад в эту страницу поможет нам донести качественный контент до детей, которые больше всего в нем нуждаются. Если вам нравится, что мы делаем, и вы хотите поддержать нас, вы можете посетить нашу страницу пожертвований ko-fi на www.ko-fi.com/dewwool.

Категории

• Анимация
• Биология
• Блог
• Химия
  • Органическая химия
• Математика
• Физика
  • Оптика и акустика
• Викторина
• Без категории
• Рабочие листы

Комикс дня

Архивы

Архивы Выбрать месяц Октябрь 2022 г. Август 2022 г. Июль 2022 г. Июнь 2022 г. Май 2022 г. Апрель 2022 г. Март 2022 г. Январь 2022 г. Декабрь 2021 г. Ноябрь 2021 г. Октябрь 2021 г. Сентябрь 2021 г. Август 2021 г. Август 2020 Июль 2020 Июнь 2020 Май 2020 Март 2020

Последние сообщения

Лист вычитания с заимствованием | Бесплатные PDF-файлы

админ – 19 октября 2022 0

В этой статье мы представляем рабочие листы по вычитанию, которые включают концепцию заимствования. Заимствование также известно под другим названием перегруппировка. Эта концепция…

Лист с ответами на вычитание целых чисел | Бесплатный PDF

админ – 19 октября 2022 г. 0

Этот рабочий лист содержит задачи на вычитание целых чисел. Бесплатный лист вычитания целых чисел: Ответы на приведенный выше рабочий лист вычитания целых чисел: 1) 12, 2) 13, 3) -2, 4) -5, 5)…

Рабочие листы сложения вычитания PDF бесплатно

админ – 18 октября 2022 0

В этой статье мы представляем рабочие листы по сложению и вычитанию, подходящие для детского сада, а также для 1-5 классов. Рабочие листы содержат простые задачи, а также…

САМЫЕ ПОПУЛЯРНЫЕ

Загрузить еще

Интерференция и дифракция | Введение в химию |

 

Цель обучения

• Признать разницу между конструктивной и деструктивной интерференцией, а также между интерференцией и дифракцией

---

Ключевые моменты

• В физике интерференция — это явление, при котором две волны накладываются друг на друга, образуя результирующую волну большей или меньшей амплитуды.
• Конструктивная интерференция возникает, когда разность фаз между волнами кратна 2π, тогда как деструктивная интерференция возникает, когда разность составляет π, 3π, 5π и т. д.
• Дифракция относится к различным явлениям, возникающим, когда волна сталкивается с препятствием. В классической физике явление дифракции описывается как кажущийся изгиб волн вокруг небольших препятствий и распространение волн через небольшие отверстия.

---

Условия

• помехи Эффект, вызванный наложением двух волновых систем, например, искажение сигнала вещания из-за атмосферных или других воздействий. В физике интерференция — это явление, при котором две волны накладываются друг на друга, образуя результирующую волну большей или меньшей амплитуды.
• амплитудаМаксимальное абсолютное значение некоторой изменяющейся величины, особенно волны.
• дифракция Разбиение электромагнитной волны при прохождении через геометрическую структуру (например, щель) с последующим восстановлением волны интерференцией.

---

В физике интерференция — это явление, при котором две волны накладываются друг на друга, образуя результирующую волну большей или меньшей амплитуды. Интерференция обычно относится к взаимодействию волн, которые коррелированы или когерентны друг с другом либо потому, что они исходят из одного и того же источника, либо потому, что они имеют одинаковую (или почти одинаковую) частоту. Эффекты интерференции можно наблюдать со всеми типами волн, включая световые, радиоволны, акустические волны и волны на поверхности воды. В химии применение интерференции света наиболее актуально для изучения материи.

Механизм помех

Принцип суперпозиции волн гласит, что когда две или более волн падают на одну и ту же точку, полное смещение в этой точке равно векторной сумме смещений отдельных волн. Если гребень волны встречается с гребнем другой волны той же частоты в той же точке, то величина смещения есть сумма отдельных величин; это известно как конструктивное вмешательство. Если гребень одной волны встречается с впадиной другой волны, то величина смещений равна разности отдельных величин; это известно как деструктивная интерференция.

Интерференция двух волн Эти два примера представляют конструктивную (слева) и деструктивную интерференцию (справа) в волновых явлениях. Когда две волны находятся «в фазе», их периоды смещены на 2nπ*период. Однако, когда они точно не совпадают по фазе, возникает деструктивная интерференция, если разность фаз составляет nπ*период.

Конструктивная интерференция возникает, когда разность фаз между волнами кратна 2π, тогда как деструктивная интерференция возникает, когда разность составляет π, 3π, 5π и т. д. Если разность фаз занимает промежуточное положение между этими двумя крайними значениями, то величина смещения суммированных волн лежит между минимальным и максимальным значениями.

Рассмотрим, например, что происходит, когда два одинаковых камня падают в неподвижную воду в разных местах. Каждый камень создает круговую волну, распространяющуюся наружу от места падения камня. Когда две волны перекрываются, чистое смещение в конкретной точке представляет собой сумму смещений отдельных волн. В некоторых точках они будут совпадать по фазе и приведут к максимальному смещению. В других местах волны будут в противофазе и результирующего смещения в этих точках не будет. Таким образом, части поверхности будут стационарными.

Два источника интерференции Эффект интерференции двух волн, например, два камня, брошенные в бассейн с водой.

Дифракция

Дифракция относится к различным явлениям, возникающим, когда волна сталкивается с препятствием. В классической физике явление дифракции описывается как кажущийся изгиб волн вокруг небольших препятствий и распространение волн через небольшие отверстия. Аналогичные эффекты возникают, когда световые волны проходят через среду с переменным показателем преломления или звуковая волна проходит через среду с переменным акустическим импедансом. Дифракция происходит со всеми волнами, включая звуковые волны, волны воды и электромагнитные волны, такие как видимый свет, рентгеновские лучи и радиоволны. Поскольку физические объекты обладают волнообразными свойствами (на атомном уровне), дифракция также происходит с веществом и может быть изучена в соответствии с принципами квантовой механики. Итальянский ученый Франческо Мария Гримальди придумал слово 9. 0010 дифракция и был первым, кто записал точные наблюдения этого явления в 1665 году.

Дифракция В классической физике явление дифракции описывается как кажущееся изгибание волн вокруг небольших препятствий и распространение волн через небольшие отверстия.

Эффекты дифракции часто встречаются в повседневной жизни. Самые яркие примеры дифракции связаны со светом; например, близко расположенные дорожки на компакт-диске или DVD-диске действуют как дифракционная решетка, образуя знакомую радужную картину, которую можно увидеть, глядя на диск. Этот принцип может быть расширен для создания решетки со структурой, которая будет давать любую желаемую дифракционную картину; голограмма на кредитной карте является примером. Дифракция в атмосфере на мелких частицах может привести к тому, что яркое кольцо будет видно вокруг яркого источника света, такого как солнце или луна. Тень твердого объекта, освещенная компактным источником, показывает небольшие полосы по краям. Все эти эффекты возникают из-за того, что свет распространяется волнообразно.

Ричард Фейнман сказал: «Никто никогда не мог удовлетворительно определить разницу между интерференцией и дифракцией. Это просто вопрос использования, и между ними нет конкретной важной физической разницы».

Он предположил, что когда источников всего несколько, скажем два, мы называем это интерференцией (как в щелях Юнга), а при большом количестве источников процесс можно назвать дифракцией.

Хотя дифракция возникает всякий раз, когда распространяющиеся волны сталкиваются с такими изменениями, ее эффекты, как правило, наиболее выражены для волн, длина волны которых примерно равна размерам дифрагирующих объектов. Если мешающий объект имеет несколько близко расположенных отверстий, может получиться сложный рисунок различной интенсивности. Это происходит из-за наложения или интерференции различных частей волны, дошедшей до наблюдателя разными путями (см. дифракционную решетку).

Show Sources

Безграничный поиск и выбор высококачественного контента с открытой лицензией со всего Интернета. Данный конкретный ресурс использовал следующие источники:

«Безграничный».

http://www.boundless.com/ Безграничное обучение

CC BY-SA 3.0.

“амплитуда”.

http://en.wiktionary.org/wiki/amplitude

Викисловарь

CC BY-SA 3.0.

“дифракция”.

http://en.wiktionary.org/wiki/diffaction

Викисловарь

CC BY-SA 3.0.

“помехи”.

http://en.wiktionary.org/wiki/interference

Викисловарь

CC BY-SA 3.0.

«Дифракция».

http://en.wikipedia.org/wiki/Diffaction

Википедия

CC BY-SA 3.0.

“Помехи (распространение волн)”.

http://en.wikipedia.org/wiki/Interference_(wave_propagation)

Википедия

CC BY-SA 3.