Дифракција
Појава привидног скретања таласа са првобитног правца простирања при његовом наиласку на ивице отвора или на препреку и тада се формирају нови правци простирања. / From Wikipedia, the free encyclopedia
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),[1] а теорију је утемељио Огистен Жан Френел.[2]
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.[3]
У класичној физици, феномен дифракције је описан Хајгенс-Фреснеловим принципом који третира сваку тачку у таласном фронту који се шири као скуп појединачних сферних вејвлета.[4] Карактеристичан образац савијања је најизраженији када талас из кохерентног извора (као што је ласер) наиђе на прорез/отвор који је по величини упоредив са његовом таласном дужином. Ово је због додавања, или интерференције, различитих тачака на таласном фронту (или, еквивалентно, сваког таласа) који путује путањама различитих дужина до површине за регистрацију. Ако постоји више, уско распоређених отвора (нпр. дифракциона решетка), то може резултирати сложеним обрасцом различитог интензитета.
Ови ефекти се такође јављају када светлосни талас путује кроз медијум са различитим индексом преламања, или када звучни талас путује кроз медијум са променљивом акустичном импедансом - сви таласи се дифрактују, укључујући гравитационе таласе, таласе воде и друге електромагнетне таласе као што су рендгенски зраци и радио таласи. Штавише, квантна механика такође показује да материја поседује таласасте особине, те стога подлеже дифракцији (која је мерљива на субатомском до молекуларном нивоу).[5]