Отличие интерференции от дифракции: Об интерференции, дифракции и… снова о теории измерений [2]

Об интерференции, дифракции и… снова о теории измерений [2]

А теперь о дифракции. Самое простое описание этого явления состоит в том, что свет огибает препятствия, встречающиеся на его пути (с выходом в область геометрической тени). Как раз то, чего, как полагал Ньютон, не имело места в природе, и поэтому было одним из аргументов для предпочтения частиц волнам.

Дифракцию открыл монах ордена иезуитов Франческо Мария Гримальди (1618–1663, публикация в 1666 г.). Надеясь выяснить природу света, он исследовал поведение очень узких пучков. Если на пути такого пучка поставить непрозрачный предмет, то на установленном позади экране, тень не будет иметь резких границ.

Кроме того, что тень размыта, вдоль неё возникают цветные полосы. Последние были едва различимы, однако их цветовая окраска говорила в пользу негеометрического характера распространения света. Действительно, лучи разных длин волн распространяются по-разному.

Открытое явление Ф. Гримальди назвал дифракцией

, но не сумел объяснить его правильно. Он понимал, что это явление противоречит закону прямолинейного распространения света, а вместе с тем и корпускулярной теории, но не решился полностью отказаться от неё. Ф. Гримальди полагал, что явление, которое он наблюдал, подобно волнам на воде или звуковым колебаниям, причём различные цвета имеют различную длину волны, подобно музыкальным звукам.

 Исаак Ньютон знал о результатах Ф. Гримальди. Он полагал, что наблюдавшийся Ф. Гримальди эффект обусловлен взаимодействием частиц света с краями отверстия. Если бы свет представлял собой волну, рассуждал Ньютон, то световые волны должны были бы отклоняться от первоначального направления сильнее, чем это наблюдалось.

То непонимание преподавателя, о котором было упомянуто в начале предыдущей статьи, состояло в следующем. Он полагал, что падающая волна отражается от каждого из двух краев щели. При этом имеет место полная идентичность с интерференцией. Как видите, мысли очень похожие на соображения Ньютона, хотя и неправильные в обоих случаях. Правильное объяснение мы приведём ниже.

Христиан Гюйгенс (1629-1695),
нидерландский механик, физик, математик,
астроном и изобретатель

Доводы Исаака Ньютона казались вполне разумными, но он не догадывался, об этом мы уже упоминали, что длина волны видимого света чрезвычайно мала. Поэтому, если размеры отверстия значительно больше, чем длина волны, дифракционные эффекты проявляются очень слабо.

Обычные в нашем быту размеры препятствий и отверстий значительно превышают длину волны света, поэтому дифракция оказывается сравнительно слабой. Именно поэтому так хорошо работает понятие луча в геометрической оптике.

Ф. Гримальди не только открыл явление дифракции, но и дал ему своё интересное объяснение. Он рассматривал свет как некую невесомую жидкость «флюид», в котором образуется волна. Столь же смелой догадкой является его идея о том, что различия видимых цветов объясняются определённой волнистостью света.

Из аналогии между оптическими явлениями и движениями жидкости, которой пользовался Ф. Гримальди, в его позиции можно усмотреть элементы волновой теории света.

Чтобы объяснить явление дифракции, обратимся к Христиану Гюйгенсу, который был одним из пионеров волновой теории света. Но в отличие от Ф. Гримальди, Х. Гюйгенс и его последователи полагали, что волны образует не сам свет, а светоносный эфир.

Так случилось, что именно Х. Гюйгенс заложил фундамент для объяснения дифракции Огюстеном Френелем. Он предложил принцип, который позволял, зная форму фронта волны в некоторый момент времени, найти форму фронта в следующий момент.

Что такое фронт волны? Сначала определим волновую поверхность как геометрическое место точек, колеблющихся в одинаковой фазе. Фронт волны является волновой поверхностью, точки которой имеют одинаковую амплитуду колебаний.

Густав Роберт Кирхгоф (1824-1887),
один из крупнейших физиков и педагогов
конца XIX века

Суть принципа Гюйгенса состоит в следующем. Каждую точку волнового фронта можно рассматривать как источник элементарной волны, которая распространяется в первоначальном направлении со скоростью волны. Новое положение волнового фронта совпадёт с огибающей фронтов элементарных волн.

Как Х. Гюйгенс пришёл к своему принципу? Можно представить себе, что это случилось так. Он мог наблюдать, как распространяется волна на воде при встрече на своем пути плоской преграды с несколькими маленькими отверстиями. За такими отверстиями возникали круговые волны, как от точечных источников (маленьких камешков, упавших в воду одновременно).

Приведенные рассуждения нетрудно обобщить, приняв каждую точку фронта волны таким точечным воображаемым, вторичным источником волны. И весь фронт тогда можно построить, как результат наложения всех таких волн. Этот результирующий фронт геометрически строится, как огибающая круговых фронтов всех этих точечных источников. На рис.1 приведена иллюстрация к построению фронта.

На рис. 1а изображено положение фронта волны в произвольный момент времени t. Для нахождения вида фронта волны через малый промежуток времени Δt нужно из каждой точки фронта, являющейся вторичным источником волн, провести в направлении распространения сферическую волну радиуса Δr = vΔt, где v – скорость распространения волн. Новый фронт волны получается, как огибающая этих вторичных волн.

Заметим, что вторичные волны распространяются не только вперёд, но и назад. Однако, заметной волны, бегущей назад, не возникает. Это можно строго доказать пользуясь математической теорией волн, которую позже разработал немецкий физик Густав Кирхгоф.

Рис.1

Применяя построение Х. Гюйгенса к плоской волне, рис. 1б, можно прийти к выводу, что в однородной среде плоская волна при своём распространении остаётся плоской. Свойством сохранения формы обладает и сферическая волна, рис. 1в.

Симеон Дани Пуассон (1781–1840),
французский математик,
механик и физик

Прорыв в понимании явлений интерференции и дифракции света связан с именем французского физика

Огюстена Френеля (1788–1827). В 1819 г. он представил Парижской Академии наук волновую теорию света, которая объясняла эти явления. Уже на этом заседании другой известный учёный Симеон Пуассон обратил внимание на одно странное следствие теории О. Френеля.

Это следствие противоречило интуитивным представлениям. Согласно волновой теории О.Френеля, если свет от точечного источника падает на непрозрачный круглый диск, то в результате дифракции на его краях в центре тени должно возникать светлое пятно вследствие усиливающей интерференции, рис. 2.

Такое предсказание казалось весьма неправдоподобным. Но когда Франсуа Араго осуществил предложенный С. Пуассоном опыт, то в самом центре тени он действительно обнаружил светлое пятно! Это было убедительным доказательством справедливости волновой теории. Этому пятну даже присвоили имя: пятно Араго–Пуассона.

Подобная картина возникает при освещении точечным источником любого объекта с резкими краями. Мы не всегда замечаем дифракционные картины, так как часто источники, с которыми приходится иметь дело в быту, оказываются не точечными, и свет от различных участков таких источников смазывает картину.

 Но почему сегодня принцип построения фронта называют

принципом Гюйгенса–Френеля? Почему здесь присутствуют две фамилии? Что добавил О. Френель к принципу Гюйгенса? Очень существенную деталь, он дал способ подсчитать интенсивность (энергию, которая падает на единицу площади) волны в каждой точке будущего фронта волны. Без этого добавления принцип имеет только теоретическую ценность.

Рис. 2

Действительно, пусть волна цунами, пришедшая издалека, подошла к берегам Японии или Америки. Чего от неё ждать? Это зависит от амплитуды волны: будет она, например, 5 см или 50 м. А метод О. Френеля как раз и позволяет сделать соответствующий расчёт.

Чтобы понять, как возникает дифракционная картина, проанализируем важный случай прохождения монохроматического света через узкую щель. Пусть параллельные лучи (плоские волны) света падают на щель шириной

D (рис. 3).

Мы рассмотрим простой случай так называемой дифракции Фраунгофера, когда ширина щели D значительно меньше расстояния до экрана наблюдения L (D << L). Из изучения волн на поверхности воды и принципа Гюйгенса известно, что волны, пройдя через узкую щель, распространяются по всем направлениям. Нас будет интересовать, как интерферируют между собой волны, проходящие через различные участки щели.

Рис. 3

Так как экран наблюдения, по предположению, находится очень далеко, то лучи, направленные в любую из его точек, практически параллельны. Рассмотрим сначала свет, падающий по нормали к плоскости щели (рис. 3а). Все лучи находятся в фазе, поэтому в центре экрана возникает светлое пятно.

Пусть теперь лучи идут под таким углом θ (рис. 3б), что луч из верхнего края щели проходит ровно на одну длину волны λ больше луча от нижнего края щели. При этом луч из центра щели проходит путь, который на λ/2 больше пути луча от нижнего края щели. Последние два луча оказываются в противофазе и, интерферируя, «гасят» друг друга.

Рассмотрим теперь лучи, близкие к тем двум, что упомянуты выше. Луч, который находится чуть выше крайнего нижнего луча, «погасит» луч, расположенный на таком же расстоянии над центром щели. Между ними тоже разность хода λ/2. Таким образом, каждый луч из нижней половины щели погасит соответствующий луч, выходящий из верхней половины щели. Интерферируя попарно, все лучи погасят друг друга, поэтому на экране под данным углом будет тёмная полоса.

Угол θ, при котором происходит гасящая интерференция, как видно из рис. 3б, удовлетворяет соотношению

λ = D sinθ,

(1)

при этом угле образуется первый минимум.

Интенсивность света максимальна при θ = 0° и убывает до минимума (с равной нулю освещенностью) при угле θ, задаваемом соотношением (1). На рис. 4 приведено распределение интенсивности в зависимости от sinθ. Понятно, что если разность хода будет равна целому числу λ, то результат будет таким же.

Рис. 4

Если же разность хода между краями будет 3λ/2, то участок щели, соответствующий разности хода лучей λ/2, ничем не компенсируется. Наоборот, волны от всех вторичных источников будут суммироваться, и на экране появится светлая полоса. То же будет при разности хода Δ = λ/2 + nλ, где n = 1, 2, 3, …

Если источников света только два, как в схеме Юнга (самый простой случай интерференции), и расстояние между ними то же самое D, то результат при разности хода Δ = nλ (кроме случая n = 0) будет противоположным. То есть при интерференции наблюдается максимум, а при дифракции – минимум интенсивности. И только при θ = 0° на экране в обоих случаях имеет место максимум. В этом состоит существенная разница между этими явлениями.

В этом месте мы подошли к обоснованию второй половины заглавия нашего рассказа. Чтобы отличить явление интерференции от явления дифракции (при которой вторичных источников может быть больше чем два, дифракцию даже называют многолучевой интерференцией), нужно иметь совсем немного – прибор для измерения длин с микронной точностью.

Доминик Франсуа Жан Араго (1786-1853),
французский физик, астроном
и политический деятель

Без такого прибора также нельзя установить точное положение тёмных и светлых полос в картине распределения интенсивности. Как видим, вопрос экспериментального установления типа интерференции – непростая задача. Визуально отличить два явления практически невозможно, разве что найдётся наблюдатель с особым зрением, например, такой, что способен увидеть микроб.

А почему необходимо иметь микронную точность, мы уже объяснили в примере, приведенном в статье, которая посвящена загадке непрямых измерений (Страна знаний № 2 за 2018 г.). Там доказана необходимость применения микроскопа для измерения длины волны видимого света.

Сделаем некоторые замечания. Если ширина щели меньше, чем половина длины падающей волны (λ/2), то интерференционная полоса всегда будет светлой. С уменьшением ширины щели освещённость падает, и так – до границы чувствительности детектора (например, глаза). Если прибор для измерения ширины щели имеет абсолютную ошибку большую, чем λ/2, экспериментатор теряет возможность различить явления интерференции и дифракции.

Это происходит потому, что для измерения расстояния между интерференционными полосами на экране тоже требуется определённая точность, и, если она недостаточна, проверить условие максимума (или минимума) интерференции (светлая или тёмная полоса) становится невозможно. Мы попадаем в ситуацию, когда, как и во времена И. Ньютона, для получения правильного результата требовались приборы определённой точности.

Осталось совсем немного, чтобы привести объяснение явления дифракции, данное О. Френелем. Основывается оно на разбиении площади участка фронта любой волны (или поверхности самого источника света) на зоны. Их выбирают так, чтобы лучи от этих зон, как в нашем примере дифракции на щели, отличались на половину длины волны λ/2, так что лучи соседних зон уничтожают действие друг друга.

Такое разбиение на зоны решает проблему прямолинейности светового луча (подумайте, почему), в своё время бывшую одним из камней преткновения для И. Ньютона, чтобы считать свет волной.

Отметим в заключение один любопытный факт. Ни Х. Гюйгенс, ни Т. Юнг, ни О. Френель не знали, что же за величина в действительности колеблется в волнах их света. До создания теории электромагнитного поля Дж. Максвеллом оставалось около 50 лет.

Чтобы закончить наш рассказ, зададим традиционный вопрос для заинтересовавшихся: какую физическую величину мы с вами видим своими глазами?

А. М. Пальти, старший научный сотрудник по физике ВТСП

 

По теме:

Об интерференции, дифракции и… снова о теории измерений [1]

Загадка косвенного измерения и его погрешности

Уравнения Максвелла без производных и интегралов

Разница между интерференцией и дифракцией

Интерференция и дифракция — тесно связанные понятия. Однако по сути это два разных типа волн, исходящих из разных источников. Когда встречаются две волны из разных исходных точек, две отдельные длины волн объединяются в одну волну.

Научная викторина

Проверьте свои знания по темам, связанным с наукой

1 / 10

Какой из перечисленных металлов при нормальных условиях остается в жидком состоянии?

Радий

Цинк

Уран

ртутный

2 / 10

Что из перечисленного используется в карандашах?

Графит

кремний

Угольный

Фосфористый

3 / 10

Какой из газов не называют парниковым газом?

Метан

Оксид азота

Углекислый газ

водород

4 / 10

Посуда с антипригарным покрытием покрыта

Тефлон

ПВХ

Черная краска

Полистирол

5 / 10

Перманганат калия используется для очистки питьевой воды, т. к.

это стерилизующее средство

растворяет примеси воды

это восстановитель

это окислитель

6 / 10

Какая пища обладает максимальной энергией?

Углевод

Белкове продукты

Жир

Витамин

7 / 10

Связь, возникающая между неметаллами и неметаллами, называется ___________.

Ионная связь

Ковалентная связь

Неметаллическая связь

8 / 10

Цель дросселя в ламповом свете?

Чтобы уменьшить ток

Чтобы увеличить ток

Для кратковременного уменьшения напряжения

Для кратковременного увеличения напряжения

9 / 10

Какой прибор используется для измерения атмосферного давления?

Амперметр

Вольтметр

Сейсмограф

Барометр

10 / 10

Какая из перечисленных желез находится во рту человека?

Надпочечник

Гипофиз

Половые

слюнный

ваш счет

Это называется интерференционной волной.

Когда волна достигает отверстия или препятствия, это влияет на направление ее распространения, и возникающая в результате волна называется дифракционной волной. Важно отметить, что интерференционные волны действительно возникают только при наличии одного или двух источников волн; когда их три или более, результатом почти всегда являются дифракционные волны.

Основные выводы

1. Интерференция — это волновое явление, которое возникает, когда две или более волн взаимодействуют, либо усиливая, либо подавляя друг друга, в зависимости от их фазового выравнивания.
2. Дифракция – это изгиб или распространение волн, когда они сталкиваются с препятствиями или проходят через отверстия, создавая интерференционную картину волн за препятствием или отверстием.
3. Основное различие между интерференцией и дифракцией заключается в том, что интерференция возникает при объединении нескольких волн, а дифракция связана с изгибом или распространением волн, когда они сталкиваются с препятствиями или отверстиями.

Интерференция против дифракции

Разница между интерференцией и дифракцией заключается в появлении их волн. Интерференция возникает, когда световые волны объединяются через две разные исходные точки. В то же время дифракция возникает за счет наложения подчиненных длин волн. интенсивность границы интерференции всегда одинаковы. И наоборот, дифракция имеет нечетные полосы.

Хотите сохранить эту статью на потом? Нажмите на сердечко в правом нижнем углу, чтобы сохранить в свой собственный блок статей!

---

 

Сравнительная таблица

Параметр сравнения	Вмешательство	Дифракция
Количество исходных точек	Две разные точки	Три или более
Интенсивность вершины волны	Все вершины равны	разнообразный
Ширина бахромы	равным	неравный
Интенсивность волны	Абсолютно ничего	Неизвестный и разнообразный
Первичный или вторичный волна	Всегда из первоисточника	Изменено из основной волны

---

 

Что такое интерференция?

Интерференция возникает, когда две волны, исходящие из двух разных точек, взаимодействуют друг с другом и объединяются, чтобы создать совершенно другую форму волны. https://m.youtube.com/watch?v=MWXo6ZXTpXk

Две волны, вершины и впадины которых идеально совпадают, называются «синфазными». амплитуда волны складываются вместе, чтобы создать результирующую форму волны.

Когда гребни двух волн складываются вместе, это известно как конструктивная интерференция, и амплитуда результирующей формы волны будет суммой амплитуд гребней исходных волн.

Когда волны не синхронизированы, а гребни и впадины перекрываются, говорят, что они «не в фазе».

Предположим, что волны полностью рассинхронизированы, т. е. отстоят друг от друга на сто восемьдесят градусов, а амплитуды пика и впадины противоположных волн равны. В этом случае они будут компенсировать друг друга в так называемой деструктивной интерференции.

Если вы думаете об этом в контексте попытки двигаться большой предмет мебели.

Если бы два человека толкали с одного конца, это было бы конструктивным вмешательством, поскольку оно создало бы больше силы, чем один человек; однако, если бы два человека толкали с противоположных концов, мебель оставалась бы неподвижной, как нет амплитуды волны с деструктивной интерференцией.

В контексте световые волны, также важно отметить, что интерференционная волна будет показывать постоянную и одинаковую ширину между светлыми и темными областями при проецировании на экран.

 

Что такое дифракция?

В физике дифракция — это когда волны огибают небольшие препятствия, например, звуковые волны, огибающие угол, или когда волны распространяются после прохождения через небольшое отверстие.

Вторичные формы волны, возникающие после прохождения через препятствие или рядом с ним, будут отличаться от исходных, потенциально с множеством различных и разнообразных фаз и амплитуд.

Дифракция происходит на значительном уровне только тогда, когда размер щели сравним с размером длина волны, и учитывая, что большинство длин волн крошечные, чем меньше зазор, тем более выражена дифракция.

Чтобы представить себе это, представьте себе волны океана, приближающиеся к берегу в узкое скалистое отверстие. Затем сравните это с волнами зыби, входящими в устье или в пристань.

В примере с волнами, проходящими через узкое отверстие, вы увидите округлую форму волны, расходящуюся веером в водоем на другой стороне отверстия, форму которой отличается от плоской формы волны, первоначально вошедшей в отверстие.

Это можно сравнить с пристанью для яхт, где из океана в пристань могут двигаться более значительные объемы воды, но размер отверстия означает, что вода внутри пристани практически не возмущается возникающими дифракционными волнами.

Дифракционные волны не возникают, когда частицы проходят через щели или вокруг объекта. Вместо этого они продолжают двигаться по своей первоначальной траектории, не изменяясь под влиянием внешних обстоятельств.

Дифракционные волны также имеют множество различных пиковых интенсивностей из-за взаимодействия множества различных форм волны, а также из-за наличия нескольких точек источника (более трех), которые должны присутствовать, чтобы получить дифракционную волну.

Одно интересное явление заключается в том, что если дифракционная волна проходит через два разных промежутка, мы увидим интерференционную картину на другой стороне, поскольку два промежутка действуют как две новые точки источника.

---

Основные различия между интерференцией и дифракцией

1. Интерференционные волны будут возникать из двух разных точек источника, тогда как дифракционные волны возникают из трех или более.
2. Интенсивности вершин интерференционных волн однородны и равны. Однако волны дифракционной волны разнообразны и неодинаковы из-за того, что они представляют собой сумму многих разных волн.
3. В интерференционной волне ширина полос также будет одинаковой, тогда как у дифракционных волн мы можем наблюдать несогласованные ширины полос.
4. Впадина интерференционной волны всегда будет равна нулю. Напротив, впадина дифракционной волны может быть любым количеством возможностей из-за множества комбинирующих волн.
5. Интерференционные волны также происходят от основного источника или причины волны, например, от камня, брошенного в бассейн с водой. Напротив, дифракционные волны возникают как вторичные волны после того, как первичные проходят через отверстие или объект.

Рекомендации

1. https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.74.3600
2. https://cds.cern.ch/record/396122/files/0521642221_TOC.pdf
3. https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/1999OptEn..38.1051D/abstract

Один запрос?

Я приложил столько усилий, чтобы написать этот пост в блоге, чтобы предоставить вам ценность. Это будет очень полезно для меня, если вы подумаете о том, чтобы поделиться им в социальных сетях или со своими друзьями/родными. ДЕЛИТЬСЯ ♥️

Пиюш Ядав

Пиюш Ядав последние 25 лет работал физиком в местном сообществе. Он физик, увлеченный тем, чтобы сделать науку более доступной для наших читателей. Он имеет степень бакалавра естественных наук и диплом о высшем образовании в области наук об окружающей среде. Подробнее о нем можно прочитать на его био страница.

волн – разница между экспериментом Юнга с двумя щелями и дифракцией на двух щелях?

спросил 7 лет, 4 месяца назад

Изменено 2 года, 7 месяцев назад

Просмотрено 5к раз

$\begingroup$

Оба этих эксперимента имеют двойные щели, но в одном имеет место интерференция, а в другом и интерференция, и дифракция. Если дифракция имеет место при дифракции с двумя щелями, то она должна иметь место и в эксперименте Юнга с двумя щелями. Как объяснить разницу между ними?

• волны
• двухщелевой эксперимент
• интерференция
• дифракция

$\endgroup$

$\begingroup$

Интерференция и дифракция — одно и то же. На самом деле так и преломление.

Распространение света удобно описывать с помощью принципа Гюйгенса-Френеля. Амплитуда ЭМ волны в точке рассчитывается путем суммирования амплитуд всех ЭМ волн, достигающих этой точки, с учетом относительных фаз. Это описывает явления, которые мы по-разному называем интерференцией, дифракцией и преломлением. Отдельные имена в значительной степени являются исторической случайностью (и я полагаю, для удобства) – лежащий в основе физический принцип тот же.

$\endgroup$

4

$\begingroup$

YDSE — это частный случай дифракции с двумя щелями.

В эксперименте с одной щелью известно, что если ширина щели d меньше длины волны λ, то мы просто наблюдаем распространение света без интерференционной картины. Тогда эта щель выступает источником света. За две такие щели вы получите два источника света. Следовательно, наложение двух волн приводит к интерференционной картине. Это ИДСЕ

Теперь предположим, что ширина щели больше длины волны в эксперименте с одной щелью. Здесь вы получаете дифракционную картину на экране. Для двух таких щелей вы будете иметь дифракцию сами по себе и интерференцию между собой. Следовательно, вы получите гибридный узор, в котором запутывание следует принципу дифракции, а более мелкие детали – принципу интерференции.

$\endgroup$

$\begingroup$

Дифракция – явление изменения движения от прямолинейного (в плоском, не искривленном пространстве) в случаях, когда оно не является отражением. Для выражения «изменение движения от прямолинейного» правильнее было бы сказать «отклонение», но это, кажется, не так уж хорошо, потому что из-за Википедии это может быть неправильно понято в повседневной жизни как столкновение.

Итак, маленький шарик внутри резко изогнутой трубы отклоняется или отражается (с очень малыми углами), но это не дифракция. Дифракция происходит за краем. Когда мяч проходит через конец трубы, он может разлететься под разными углами (если он отразится внутри трубы и если условия старта будут разными для каждого брошенного мяча). Получается что-то вроде дифракции. В случае шаров это, возможно, было бы нормальным распределением.

Интерференция – это периодически изменяющееся распределение энергии вдоль линии или области (экрана наблюдения) света за щелями или даже за каждым краем. Для волн на воде используется аналогичная терминология. Дифракция – это изменение движения максимальной и минимальной высоты уровня воды за кромками, а не за отдельными кромками. Интерференция – это периодически изменяющееся распределение энергии вдоль линии. Для волн на воде это распределение никогда не стоит на месте, оно движется.

Рис.: Интерференция водяных волн за двумя гранями (щель). Распределение интенсивности подвижно, оно никогда не стоит на месте.

$\endgroup$

Зарегистрируйтесь или войдите в систему

Зарегистрируйтесь с помощью Google

Зарегистрироваться через Facebook

Зарегистрируйтесь, используя электронную почту и пароль

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но никогда не отображается

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но не отображается

Нажимая «Опубликовать свой ответ», вы соглашаетесь с нашими условиями обслуживания, политикой конфиденциальности и политикой использования файлов cookie

оптика – Почему мы наблюдаем разницу в картине интенсивности интерференции и дифракции?

спросил 1 год, 11 месяцев назад

Изменено 1 год, 11 месяцев назад

Просмотрено 150 раз

$\begingroup$

Как хорошо сказал Ричард Фейнман: «Никто никогда не мог удовлетворительно определить разницу между интерференцией и дифракцией. Это просто вопрос использования, и между ними нет особой важной физической разницы». Почему мы наблюдаем разницу в картине интенсивности интерференции и дифракции?

• оптика
• интерференция
• дифракция

$\endgroup$

1

$\begingroup$

Интерференция: наблюдение, что две или более волны, приходящие в одно и то же место, перекрываются и, таким образом, усиливают или компенсируют друг друга.

Дифракция: наблюдение, что плоские волны, проходящие через отверстие конечной ширины или, в более общем случае, имеющие конечную поперечную протяженность, будут распространяться в поперечном направлении по мере своего распространения. (И вы также можете обобщить распространение в направлении распространения для короткого импульса или волнового пакета).

Комментарий Фейнмана проистекает из того факта, что при расчете деталей данной дифракционной картины выполняется суммирование набора волн, которые взаимно интерферируют. Но эти два термина по-прежнему полезны, поскольку они дают хорошее общее представление о том, что могут делать распространяющиеся волны благодаря волнообразной природе.

$\endgroup$

$\begingroup$

Если на “Почему мы наблюдаем разницу в картине интенсивности интерференции и дифракции?” вы, вероятно, имеете в виду совершенно другой вид дифракции, которую можно наблюдать от отверстия для булавки, по сравнению, скажем, с наблюдением на линейной решетке.

Один из очевидных ответов состоит в том, что микроотверстие маленькое , намного меньше, чем решетка, поскольку линейный размер микроотверстия порядка длины волны, в то время как размер хорошей решетки может составлять тысячи длин волн, так что последний будет ярче.

Но есть и менее тривиальная разница между ними. Для точечного отверстия вы в основном наблюдаете интерференцию между частью падающей волны, которая проходит через отверстие, и краевой волной , которую падающая волна индуцирует на экране.