De lichte diffractie is de naam die wordt gegeven aan de vervorming van een lichtstraal wanneer deze een klein voorwerp of een kleine opening in een scherm raakt. Het was de Italiaanse Francesco Maria Grimaldi die de naam diffractie aan dit fenomeen gaf en de eerste die het in 1665 bestudeerde..
Wanneer het object of de sleuf die de lichtbundel onderschept in de orde van tienden van een millimeter of minder is, is de slagschaduw niet nauwkeurig. Het verspreidt zich eerder rond wat zijn geometrische schaduw zou moeten zijn. Dit komt doordat de lichtstraal wordt afgebogen en zich langs de randen van het obstakel verspreidt..
De figuur hierboven toont een heel bijzonder patroon van afwisselend lichte en donkere gebieden. Geproduceerd door licht van een laserpointer (golflengte 650 nm) die door een vierkante sleuf van 0,1 mm x 0,1 mm gaat en op een scherm wordt geprojecteerd.
Dit fenomeen van patroonvorming wordt ook waargenomen in geluidsgolven en golven op het wateroppervlak, maar ook in radiogolven en röntgenstralen.Daarom weten we dat het een bij uitstek golfachtig fenomeen is..
Artikel index
In een monochromatische lichtstraal (met een enkele golflengte), zoals laserlicht, vormt de diffractie van de invallende lichtstraal op het obstakel een patroon van lichte en donkere banden bij projectie op een scherm.
Deze opstelling van lichte en donkere gebieden wordt genoemd diffractie patroon.
Diffractie wordt volgens Fresnel-Huygens-principe.
Het komt van de superpositie van de sferische golven die afkomstig zijn van de rand van het obstakel en van de andere punten van het golffront dat grenst aan de randen, op een zodanige manier dat er een interferentie optreedt tussen de golven van deze reeks secundaire bronnen..
Wanneer twee of meer golven op dezelfde plaats in de ruimte samenvallen, treedt interferentie tussen de golven op. Het kan dan gebeuren dat hun respectievelijke amplitudes worden opgeteld of afgetrokken, waarna ieder zijn eigen weg gaat..
Het hangt er allemaal vanaf of de golven in fase samenvallen. Als dat zo is, tellen de amplitudes op, terwijl op die plaatsen waar de golven uit fase of in tegenfase zijn, de amplitude afneemt of verdwijnt..
Daarom heeft het diffractiepatroon lichte en donkere gebieden..
In tegenstelling tot het fenomeen van lichtinterferentie, waarbij het aantal golfbronnen twee of drie is, is in het geval van diffractie het aantal secundaire bronnen van sferische golven erg groot en neigt het een continuüm van bronnen te vormen..
Golfinterferentie bij diffractie is meer merkbaar als de bron een enkele golflengte heeft en alle fotonen waaruit de lichtbundel bestaat in fase zijn, zoals het geval is bij licht van een laser..
De spikkelinterferometrie is een van de praktische toepassingen van het fenomeen lichtdiffractie.
Wanneer een oppervlak wordt verlicht met laserlicht, zijn de golffronten van het licht dat van het oppervlak wordt gereflecteerd in fase, maar raken uit fase nadat ze de weg hebben afgelegd naar de plaat of het scherm waarop het beeld is opgenomen..
Daar wordt een gespikkeld diffractiepatroon geproduceerd (spikkel in het Engels), wat informatie geeft over het oppervlak waar de gereflecteerde fotonen vandaan komen.
Op deze manier kunnen gebreken of breuken in een onderdeel worden gedetecteerd die met het blote oog nauwelijks zichtbaar zijn..
Kennis van de diffractiepatronen die aanwezig zijn in fotografische of digitale afbeeldingen van astronomische objecten: sterren of asteroïden, dient om de resolutie van astronomische afbeeldingen te verbeteren.
De techniek bestaat uit het verzamelen van een groot aantal afbeeldingen van hetzelfde object die afzonderlijk een lage definitie of helderheid hebben..
Wanneer ze vervolgens computationeel worden verwerkt en de ruis uit diffractie extraheren, resulteren ze in een afbeelding met een hogere resolutie.
Op deze manier is het mogelijk details weer te geven die voorheen in de originelen waren gemaskeerd, juist door lichtdiffractie..
Diffractie is een fenomeen dat we bijna allemaal zeker waarnemen, maar we kunnen de oorsprong ervan niet altijd goed identificeren. Hier zijn enkele voorbeelden:
De regenboog wordt voornamelijk veroorzaakt door de superpositie van de gebroken en gereflecteerde golven in de fijne waterdruppeltjes.
Ze vormen een zeer grote reeks secundaire lichtbronnen, waarvan de golven interfereren en het kleurrijke regenboogpatroon vormen dat we zo bewonderen na de regen..
Licht dat van een cd of dvd weerkaatst, vormt ook opvallende kleurrijke patronen. Ze vinden hun oorsprong in het fenomeen van de diffractie van het licht dat wordt gereflecteerd door de submillimetergroeven waaruit de sporen bestaan..
Het hologram dat vaak op creditcards en merkproducten verschijnt, vormt een driedimensionaal beeld.
Het is te wijten aan de superpositie van de golven die afkomstig zijn van de ontelbare bedrukte reflecterende punten. Deze punten zijn niet willekeurig verdeeld, maar werden gevormd door het diffractiepatroon van het originele object, dat werd verlicht met laserlicht en later werd gegraveerd op een fotografische plaat..
Soms kun je halo's of ringen rond de zon of de maan zien.
Ze worden gevormd dankzij het feit dat het licht dat van deze hemellichamen komt, weerkaatst of wordt gereflecteerd in een ontelbare hoeveelheid deeltjes of kristallen die in de bovenste atmosfeer worden gevormd..
Ze fungeren op hun beurt als secundaire bronnen en hun superpositie geeft aanleiding tot het diffractiepatroon dat de hemelhalo vormt..
Het kleurenspel van sommige oppervlakken, zoals zeepbellen of de doorschijnende vleugels van sommige insecten, wordt verklaard door lichtdiffractie. Op deze oppervlakken variëren de tinten en kleuren van het waargenomen licht afhankelijk van de waarnemingshoek..
De fotonen die worden gereflecteerd in de dunne semi-transparante lagen vormen een groot aantal lichtbronnen die constructief of destructief interfereren.
Ze vormen dus de patronen die overeenkomen met de verschillende golflengten of kleuren waaruit het licht van de oorspronkelijke bron is samengesteld..
Dus alleen de golflengten die van bepaalde trajecten komen, worden waargenomen: degene die van de gereflecteerde punten naar het oog van de waarnemer gaan en die een geheel getal verschil in golflengten hebben..
Golflengten die niet aan deze eis voldoen, vervallen en kunnen niet worden nageleefd.
Niemand heeft nog op dit artikel gereageerd.