Lichtbeugungsbeschreibung, Anwendungen, Beispiele

Der Lichtbeugung Es ist der Name, der die Verzerrung eines Lichtstrahls erhält, wenn er ein kleines Objekt oder eine kleine Öffnung auf einem Bildschirm betrifft. Es war der italienische Francesco Maria Grimaldi, der dieses Phänomen und der erste, der es 1665 studierte, den Namen der Beugung gab.

Wenn das Objekt oder der Schlitz, der den Lichtstrahl abfängt. Vielmehr breitet es sich um den geometrischen Schatten aus. Das liegt daran, dass der Lichtstrahl umgeleitet wird und sich an den Rändern des Hindernis ausbreitet.

Beugung des Lichts eines Laserzeigers aufgrund einer quadratischen Öffnung und seines projizierten Beugungsmusters auf einem Bildschirm. Quelle: f. Zapata.

Die obere Abbildung zeigt ein ganz bestimmtes Muster klarer und dunkler Bereiche, die abwechseln. Es wird durch das Licht eines Laserzeigers (Wellenlänge 650 nm) erzeugt. 

Dieses Phänomen der Musterbildung wird auch in Schallwellen und Wellen auf der Oberfläche des Wassers sowie in Funkwellen und X -Strahlen beobachtet. Deshalb wissen wir, dass es sich um ein überaus welliges Phänomen handelt.

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Beschreibung des Beugungsphänomens

In einem Bündel von monochromatischem Licht (das eine einzelne Wellenlänge enthält) wie Laserlicht bildet die Beugung des leuchtenden Strahls auf dem Hindernis ein Muster von hellen und dunklen Bändern, wenn sie auf einen Bildschirm projiziert werden.

Zur Verfügung von hellen und dunklen Bereichen heißt es Beugungsmuster.

Fresnel -Prinzip - Huygene

Wellenbeugung in der Art von Huygenen und Fresnel

Die Beugung wird klassisch erklärt, lautet nach Fresnel -Prinzip - Huygene.

Es stammt aus der Überlagerung der kugelförmigen Wellen, die vom Rand des Hinderniss ausgehen, und aus den anderen Punkten der Wellenfront, die an die Kanten grenzt. 

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Wenn zwei oder mehr Wellen am selben Ort des Raums übereinstimmen, tritt eine Interferenz zwischen ihnen auf. Es kann dann passieren, dass ihre jeweiligen Amplituden hinzugefügt oder abgezogen werden, woraufhin jeder folgt.

Es hängt alles davon ab, ob die Wellen in der Phase zusammenfallen. Wenn ja, werden die Amplituden addiert.

Deshalb hat das Beugungsmuster beleuchtet und dunkle Bereiche. 

Im Gegensatz zu dem Phänomen der leuchtenden Interferenz, bei dem die Anzahl der Wellenquellen zwei oder drei beträgt, ist bei Beugung die Anzahl der sekundären Quellen kugelförmiger Wellen sehr groß und bildet ein Kontinuum aus Fuentes. 

Die wellige Interferenz in der Beugung ist bemerkenswerter, wenn die Quelle eine einzelne Wellenlänge hat und alle Photonen, aus denen sich der Lichtstrahl zusammensetzt.

Lichtbeugungsanwendungen

Ausfallerkennung oder Oberflächenfrakturen

Der fackelte Interferometrie Es ist eine der praktischen Anwendungen des leuchtenden Beugungsphänomens.

Wenn eine Oberfläche mit Laserlicht beleuchtet wird, die Lichtwelle vorne.

Es gibt ein Beugungsmuster mit fackeltem Erscheinungsbild (Tupfen auf Englisch), die Informationen von der Oberfläche liefert, aus der die reflektierten Photonen stammen.

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Auf diese Weise können Fehler oder Frakturen in einem Stück erkannt werden, was für das bloße Auge kaum sichtbar wäre.

Verbesserung fotografischer Bilder

Die Kenntnis der Beugungsmuster in den fotografischen oder digitalen Bildern astronomischer Objekte: Sterne oder Asteroiden dient dazu, die Auflösung astronomischer Bilder zu verbessern.

Die Technik besteht darin, eine große Anzahl von Bildern desselben Objekts zu sammeln, die einzeln von wenig Definition oder Helligkeit sind.

Wenn sie dann rechnerisch verarbeitet werden und das Rauschen aus der Beugung extrahiert, führen sie zu einem Bild mit größerer Auflösung.

Somit ist es möglich, Details zu zeigen, die zuvor in den Originalen verwendet wurden, genau aufgrund der leuchtenden Beugung.

Tägliche Beispiele für Beugung

Die Beugung ist ein Phänomen, das sicherlich fast alle von uns beobachtet haben, aber wir identifizieren seinen Ursprung nicht immer richtig. Hier haben wir einige Beispiele:

Regenbogen

Der Regenbogen wird hauptsächlich durch die Überlappung von refraktiven und reflektierten Wellen in den dünnen Wassertropfen verursacht.

Sie bilden eine sehr große Reihe sekundärer leuchtender Quellen, deren Wellen das farbenfrohe Muster des Regenbogens bilden, das wir nach dem Regen bewundern.

CD -Farben

Das Licht, das eine CD oder eine DVD springt, bildet auch auffällige farbenfrohe Muster. Sie haben ihren Ursprung im Phänomen der Beugung des Lichts, das von den submilitärischen Rillen reflektiert wird, die die Hinweise ausmachen.

Hologramme

Das Hologramm, das normalerweise auf Kreditkarten und Markenprodukten erscheint, bildet ein dreidimensionales Bild.

Es liegt an der Überlagerung von Wellen aus den unzähligen gedruckten Reflexpunkten. Solche Punkte werden nicht zufällig verteilt, sondern wurden durch das Beugungsmuster des ursprünglichen Objekts gebildet, das mit Laserlicht beleuchtet und später auf einer fotografischen Plaque eingraviert wurde.

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Halos um leuchtende Körper

Die leuchtenden Halessen oder Soline -Wirbel, die auch bekannt sind, werden durch die Beugung des Lichts durch die in der oberen Atmosphäre vorhanden. Quelle: Pixabay.

Manchmal können Sie Hagel oder Ringe um Sonne oder Mond sehen.

Sie werden gebildet, weil das Licht aus diesen Himmlischen Körpern springt oder sich in einer unzähligen Menge an Partikeln oder Kristallen widerspiegelt, die in der oberen Atmosphäre gebildet werden.

Sie wirken wiederum als sekundäre Quellen und ihre Überlagerung führt zu dem Beugungsmuster, das den himmlischen Halo bildet.

Farben von Seifenblasen

Die Schillsfähigkeit einiger Oberflächen wie Seifenblasen oder durchscheinende Flügel einiger Insekten wird durch Lichtbeugung erklärt. In diesen Oberflächen variieren die beobachteten Töne und Lichtfarben je nach Beobachtungswinkel.

Die Photonen, die in den dünnen halbtransparenten Schichten reflektiert werden.

So bilden Sie die Muster, die den verschiedenen Wellenlängen oder Farben entsprechen, aus denen das ursprüngliche Quelllicht komponiert ist. 

So dass nur Wellenlängen von bestimmten Trajektorien beobachtet werden: diejenigen, die von den reflektierten Punkten bis zum Auge des Beobachters reichen und einen ganzen Unterschied in den Wellenlängen haben.

Die Wellenlängen, die diese Anforderung nicht erfüllen, werden abgesagt und können nicht beobachtet werden.

Verweise

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6. Wikipedia. Beugung. Geborgen von: ist.Wikipedia.Org.