Tudomány

Diffrakció — Miért hajlik el a hullám?

Kör alakú apertúránál Airy-korong és gyűrűk jelennek meg. A legkisebb szögfelbontás nagyságrendje θ≈1,22λ/D, ahol D a nyílás átmérője. Nagyobb távcsőtükör vagy objektív ezért nemcsak több fényt gyűjt, hanem kisebb diffrakciós korlátot is ad, vagyis közeli részleteket jobban különválaszthat.

Miért hajlik el a hullám?

Kör alakú apertúránál Airy-korong és gyűrűk jelennek meg. A legkisebb szögfelbontás nagyságrendje θ≈1,22λ/D, ahol D a nyílás átmérője. Nagyobb távcsőtükör vagy objektív ezért nemcsak több fényt gyűjt, hanem kisebb diffrakciós korlátot is ad, vagyis közeli részleteket jobban különválaszthat.

Miért nem látjuk mindig?

Sok egyenletesen elhelyezett rés vagy vonal éles interferenciamaximumokat hoz létre: d sinθ=mλ. Mivel a különböző hullámhosszak más szögben erősítik egymást, a rács spektrumokra bonthatja a fényt. Spektrométerekben ez lehetővé teszi nagyon közeli hullámhosszak szétválasztását.

Kör alakú nyílás és felbontás

A diffrakció valójában interferencia egy kiterjedt hullámfront különböző részei között. Kétréses kísérletben a résenkénti diffrakció ad egy széles burkológörbét, amelyen belül a két rés közötti interferencia finomabb csíkjai jelennek meg. A két jelenséget ezért nem érdemes mereven szétválasztani.

Diffrakciós rács

A geometriai optika akkor jó közelítés, ha minden fontos méret sokkal nagyobb a hullámhossznál. Ha apertúrák, élek vagy szerkezeti részletek a λ nagyságrendjébe kerülnek, a hullámoptikai leírás elengedhetetlenné válik. Ezért a diffrakció nem apró korrekció, hanem a hullámtermészet egyik alapvető következménye.

Diffrakciód sinθ = mλ

Miért hajlik el a hullám?

600 nm hullámhosszú fény 0,20 mm széles résen halad át. Körülbelül mekkora szögben van az első minimum?

Sok egyenletesen elhelyezett rés vagy vonal éles interferenciamaximumokat hoz létre: d sinθ=mλ. Mivel a különböző hullámhosszak más szögben erősítik egymást, a rács spektrumokra bonthatja a fényt. Spektrométerekben ez lehetővé teszi nagyon közeli hullámhosszak szétválasztását.