Kırınım

Ne zaman belirgin olur

Açıklık genişliği a, λ'dan çok büyükse demet dar kalır ve geometrik optik iyi yaklaşım verir. a~λ olduğunda açısal yayılma büyür.

Sesin kapı aralığından belirgin yayılması, görünür ışık içinse mikrometre ölçekli açıklık gerekmesi bu ölçek farkındandır.

Tek yarık

Genişliği a olan tek yarık için Fraunhofer minimumları a sinθ=mλ, m=±1,±2,... koşulunu sağlar. Merkez maksimumun açısal genişliği yan maksimumların yaklaşık iki katıdır.

Bu bağıntı minimumları verir; maksimumların yerini doğrudan vermez.

Huygens–Fresnel

Dalga cephesinin her küçük bölgesi ikincil dalga kaynağı gibi düşünülebilir. Gözlem noktasındaki sonuç, tüm katkıların genlik ve fazlarının toplamıdır.

Kırınım ve girişim temelde aynı süperpozisyon fiziğine dayanır.

Kırınım ızgarası

Çok sayıda düzenli aralıklı yarık d sinθ=mλ koşulunda keskin maksimumlar üretir. d komşu yarıkların aralığıdır.

Farklı λ değerleri aynı m için farklı açılara ayrıldığı için ızgaralar spektrometrelerde kullanılır.

Çözünürlük sınırı

Sonlu açıklık bir nokta kaynağı matematiksel noktaya görüntüleyemez. Dairesel açıklıkta Airy deseni oluşur ve karakteristik sınır θ≈1,22λ/D'dir.

Daha büyük D veya daha küçük λ açısal çözünürlüğü geliştirir. Bu sınır dalga doğasının sonucudur.

Fresnel ve Fraunhofer

Yakın alan Fresnel rejiminde kaynak ve ekran uzaklıkları desenin ayrıntılarını etkiler. Uzak alan Fraunhofer rejiminde basit açısal ilişkiler daha uygundur.

Bir formül kullanmadan önce geometrik yaklaşımın hangi rejimi varsaydığını kontrol edin.

Deneysel ölçüm

Ekranda ölçülen x uzaklığı önce θ açısına dönüştürülmelidir; küçük açıda tanθ≈x/D. Sonra a sinθ=mλ uygulanır.

Yarık genişliği, ekran uzaklığı, kaynak boyutu ve spektral genişlik belirsizliği belirler. Geniş veya koherensi düşük kaynak deseni bulanıklaştırabilir.

Çözümlü örnek