Отворите главни мени
Дифракција
Приказ дифракције када је отвор на запреци једнак таласној дужини таласа.
Приказ дифракције када је отвор на запреци 5 пута већи од таласне дужине таласа.

Дифракција представља појаву привидног скретања таласа са првобитног правца простирања при његовом наиласку на ивице отвора или на препреку и тада се формирају нови правци простирања. Када талас скреће са правца простирања и улази у област заклоњену препреком у који без појаве скретања зрак не може да стигне, каже се да талас залази у област геометријске сенке. Ако, наиме, таласи наиђу на неку препреку којој су димензије приближне дужини таласа, због дифракције ће, у сени коју чини запрека, настати интерференција таласа који долазе с једног и другога руба препреке. Дифракција се запажа у сени свих врста таласа, на пример механичких таласа (таласи на површини воде, звучни таласи), електромагнетски таласи и таласи материје. Уочавање дифракције светлосних таласа прва је експериментална потврда таласне природе светлости. Дифракцију је први уочио италијански астроном Франческо Марија Грималди (1618. – 1663.), а теорију је утемељио Огистен Жан Френел.

Ако се на пут светлосних зрака, који излазе из неког тачкастог светлосног извора, стави на довољној удаљености танка жица, или ако се светлост пропусти кроз уску пукотину, на застору неће настати оштра граница између осветљеног дела застора и сене, него се на рубу сене запажају тамне и светле пруге. Те пруге настају интерференцијом светлосних зрака који због дифракције долазе с једне и друге стране запреке. Дифракција светлости на ситним честицама које су распршене у неком прозирном средству, на пример на честицама ситне прашине у ваздују, чини да се те честице запажају као светле тачкице ако се посматрају са стране од упадне светлости. Дифракција светлости на капљицама воде, односно на ситним кристалићима леда у атмосфери даје венац, односно круг око Сунца и Месеца (хало). Због дифракције постоји ограничење у моћи разлучивања оптичких инструмената. У оптичком инструменту од тачкастог извора светлости не настаје тачкаста слика, него светао кружић, око којег се налазе светли и тамни колобари настали дифракцијом на улазном отвору инструмената. Ако су две тачке предмета, који се посматра оптичким инструментом, превише близу једна другој, због настале слике светлих кружића не може се уочити да ли ради о једној или о двема тачкама предмета, то јест постоји ограничење у разлучивању детаља. Примене дифракције светлости су различите, а најзначајнија је примена код оптичке решетке за добивање спектара. Дифракција рендгенских зрака на кристалу показује да је рендгенско зрачење таласне нарави, а помоћу дифракције рендгенског зрачења на различитим кристалима (Лауеов дифрактограм) може се одредити смештај атома, односно јона у кристалу. Дифракција електрона, протона и неутрона на кристалима доказ је таласне нарави честица, то јест де Бројеve теорије о таласима материје.[1]

О појавиУреди

 
Дифракција два отвора
 
Дифракција црвеног ласерског зрака кроз кружни отвор.

Појава се објашњава Хајгенсовим принципом. До дифракције долази код простирања таласа свих врста електромагнетних (светлост, Х-зрака, радио таласа), звучних талса итд. Осим тога дифракција је потврђена и код физичких објеката на атомском нивоу, јер и честице показују таласне особине и у овом случају појава се може објаснити принципима квантне механике. Иако до дифракције долази кад год талас наиђе на препреку, ефекти дифракције су најуочљивији када је величина отвора (препреке) реда величине таласне дужине таласа. Најповољнија ситуација за посматрање дифракције је када талас наилази на препреку која има више блиских отвора поменутих димензија јер се тада на заклону формира дифракционо- интерференциона слика услед различитих путања којим се новонастали таласи простиру.

ИсторијатУреди

 
Јангов експеримент
 
Хало промера 22° око Месеца.

Ефекат дифракције је први пут детаљно објашњен од стране Франческа Марије Грималдија који је појави дао име полазећи од латинске речи diffringere, што значи “разбити у комаде”.[2][3] Резултати до којих је Грималди дошао су објављени постхумно 1665. Исак Њутн је такође проучавао ефекте везане за дифракцију.

Томас Јанг је извео познати експеримент 1803. године демонстрирајући интерференцију таласа на два блиска отвора. Овај експеримент му је помогао да дође до закључка да се светлост простире као талас, насупрот тврдњама многих научника да светлост има партикуларну природу тј. тврдњама да је светлост састављена од честица. Агустин Жан Френелови радови о дифракцији објављени 1815. и 1818. године такође су ишли у прилог овој тврдњи. Ови радови су садржали једначине које су потребне за темељан опис дифракције.

Године 1929, на основу дифракције снопа електрона кроз метални филм, експериментално је потврђена Де Брољева хипотеза о таласној природи светлости. Експеримент су извели Џорџ Томпсон и Клинтон Дејвисон, за шта су 1937. године добили и Нобелову награду за физику.[4]

Дифракција честицаУреди

По квантној теорији свака честица показује и таласне особине. Дакле и честице могу да интерферирају и дифрактују попут на пример звучних таласа. Заправо, дифракција електрона и неутрона, која је потврђена експериментом, је била битна појава за квантну механику јер је представљала јак аргумент у њену корист када су многи сумњали у њену исправност. Таласна дужина честица се назива де Брољева таласна дужина и износи λ=h/p где је h Планкова константа a p импулс (маса*брзина честице за честице које се не крећу брзинама блиским светлосној). За макроскопске објекте ова таласна дужина је толико мала да се слободно може занемарити. Атом натријума који се креће брзином од 3000 m/с има де Брољеву таласну дужину од 5 пикометара - дакле чак и атоми имају јако мале таласне дужине. Особина честица да имају мале таласне дужине их чини идеалним за проучавање кристалних структура материјала у чврстом стању и великих молекула попут протеина.

ПрименаУреди

Дифракција X зрака и дифракција електрона користи се за одређивање структуре чврстих тела, односно кристала који имају периодичну структуру, те се преко бомбардовања материјала електронима добија дифракциона слика која прошавши кроз слој кристалног материјала даје информације о структури материјала. За разлику од X зрака, електрони као наелектрисане честице интерагују са средином кроз коју пролазе, те дају и додатне информације о наелектрисању материјала.[4]

Види јошУреди

РеференцеУреди

  1. ^ Difrakcija, [1] "Hrvatska enciklopedija", Leksikografski zavod Miroslav Krleža, www.enciklopedija.hr, 2015.
  2. ^ Francesco Maria Grimaldi, Physico mathesis de lumine, coloribus, et iride, aliisque annexis libri duo (Bologna ("Bonomia"), Italy: Vittorio Bonati, 1665), page 2 Archived 2016-12-01 at the Wayback Machine
  3. ^ Cajori, Florian "A History of Physics in its Elementary Branches, including the evolution of physical laboratories." Archived 2016-12-01 at the Wayback Machine MacMillan Company, New York 1899
  4. 4,0 4,1 Дифракција електрона, Лабораторијске вежбе из физике атома, Нора Тркља, 2014, Физички факултет Универзитета у Београду, приступљено: 4. мај 2015.

Спољашње везеУреди