• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Dyfrakcja



    Podstrony: 1 [2] [3] [4] [5]
    Przeczytaj także...
    Rozkład normalny, zwany też rozkładem Gaussa – jeden z najważniejszych rozkładów prawdopodobieństwa. Odgrywa ważną rolę w statystycznym opisie zagadnień przyrodniczych, przemysłowych, medycznych, społecznych itp. Wykres funkcji prawdopodobieństwa tego rozkładu jest krzywą dzwonową.Mechanika klasyczna – dział mechaniki w fizyce opisujący ruch ciał (kinematyka), wpływ oddziaływań na ruch ciał (dynamika) oraz badaniem równowagi ciał materialnych (statyka). Mechanika klasyczna oparta jest na prawach ruchu (zasadach dynamiki) sformułowanych przez Isaaca Newtona, dlatego też jest ona nazywana „mechaniką Newtona” (Principia). Mechanika klasyczna wyjaśnia poprawnie zachowanie się większości ciał w naszym otoczeniu.
    Obraz dyfrakcyjny czerwonej wiązki laserowej na ekranie po przejściu przez małą okrągłą szczelinę
    Porównanie rozłożenia światła białego w wyniku dyfrakcji i dyspersji

    Dyfrakcja (ugięcie fali) – zespół zjawisk związanych ze zmianą kierunku rozchodzenia się fali będący odstępstwem od praw optyki geometrycznej. Dyfrakcję w węższym znaczeniu określa się jako ugięcie światła wokół krawędzi przeszkody lub otworu w obszarze cienia przeszkody.

    Jednostka masy atomowej, dalton, zwyczajowo atomowa jednostka masy, potocznie unit; symbol u (od ang. unit, jednostka) lub Da – będąca jednostką masy stała fizyczna w przybliżeniu równa masie atomu wodoru, ale ze względów praktycznych zdefiniowana jako 1/12 masy atomu węgla C.Długość fali – najmniejsza odległość pomiędzy dwoma punktami o tej samej fazie drgań (czyli pomiędzy dwoma powtarzającymi się fragmentami fali – zob. rysunek). Dwa punkty fali są w tej samej fazie, jeżeli wychylenie w obu punktach jest takie samo i oba znajdują się na etapie wzrostu (lub zmniejszania się). Jeżeli w jednym punkcie wychylenie zwiększa się a w drugim maleje, to punkty te znajdują się w fazach przeciwnych.

    Dyfrakcja, jako zmiana amplitudy fali niezgodnie z prawami optyki geometrycznej, jest odpowiedzią fal na lokalną niejednorodność ośrodka, w którym się rozchodzą, oraz niejednorodności samej fali. Dyfrakcja występuje dla każdej fali o amplitudzie zmieniającej się w kierunku prostopadłym do jej biegu oraz gdy własności falowe ośrodka powodują różnicowanie amplitudy w wiązce fal (np. przysłony).

    Zasada Huygensa (czytaj: hojchensa, błędnie: zasada Huyhensa) – sformułowana przez Christiaana Huygensa mówiąca, iż każdy punkt ośrodka, do którego dotarło czoło fali można uważać za źródło nowej fali kulistej. Fale te zwane są falami cząstkowymi i interferują ze sobą. Wypadkową powierzchnię falową tworzy powierzchnia styczna do wszystkich powierzchni fal cząstkowych i ją właśnie obserwujemy w ośrodku.Sir George Biddell Airy lub Airey (ur. 27 lipca 1801 w Alnwick, zm. 2 stycznia 1892 w Greenwich) – angielski astronom, fizyk i matematyk. Publikował prace dotyczące astronomii teoretycznej i optyki astronomicznej.

    Rozpraszania dyfrakcyjne pojawiają się, gdy fala przemieszcza się przez medium o zmiennym współczynniku załamania lub gdy fala przemieszcza się przez ośrodek o zmiennej impedancji.

    Efektem dyfrakcji są wzory fal niemożliwe do wyjaśnienia prawami optyki geometrycznej. Efekty dyfrakcji są wyraźnie widoczne, gdy obserwuje się falę z dokładnością porównywalną do długości fali.

    Trwałe wzory dyfrakcyjne wywoływane są przez fale spójne.

    Falowanie, fale morskie – oscylacyjny ruch cząstek wody po orbitach kołowych lub eliptycznych. Najczęstszą przyczyną falowania jest tarcie wiatru o powierzchnię wody.William Thomson, 1. Baron Kelvin (ur. 26 czerwca 1824 w Belfaście, zm. 17 grudnia 1907 w Largs w Szkocji) – brytyjski fizyk pochodzenia irlandzkiego, matematyk oraz przyrodnik. Sformułował drugą zasadę termodynamiki, badał elektryczność i magnetyzm.

    Efekty zmiany kierunku ruchu i rozpraszania fal, które można wyjaśnić prawami optyki geometrycznej nie są uznawane za dyfrakcję.

    Dyfrakcja występuje przy wszystkich rodzajach fal, w tym falach dźwiękowych, falach wodnych i wszystkich rodzajach fal elektromagnetycznych. Dyfrakcja występująca dla materii np. elektronów, atomów i molekuł na kryształach jest wyjaśniana przez mechanikę kwantową.

    Fale dźwiękowe mają długości rzędu 1 metra, ich dyfrakcja ma decydujące znacznie w kształtowaniu przestrzeni akustycznej i jest na równi z odbiciem dźwięku odpowiedzialna za rozprzestrzenianie się dźwięku.

    Kryterium Rayleigha – orientacyjne kryterium pozwalające ocenić, czy dwie linie widmowe światła są rozdzielone. Lord Rayleigh, najprawdopodobniej autor pojęcia "zdolność rozdzielcza", za warunek rozróżnialności obrazów dyfrakcyjnych dwóch równoległych linii widmowych przyjął następujące kryterium:Mechanika kwantowa (teoria kwantów) – teoria praw ruchu obiektów świata mikroskopowego. Poszerza zakres mechaniki na odległości czasoprzestrzenne i energie, dla których przewidywania mechaniki klasycznej nie sprawdzały się. Opisuje przede wszystkim obiekty o bardzo małych masach i rozmiarach - np. atom, cząstki elementarne itp. Jej granicą dla średnich rozmiarów lub średnich energii czy pędów jest mechanika klasyczna.

    Zjawisko dyfrakcji rozpatruje się jako interferencję fal cząstkowych powstających zgodnie z zasadą Huygensa.

    W najprostszym przypadku rozważa się przejście światła przez niewielki otwór (szczelinę) w przeszkodzie, na którym zachodzi ugięcie fali. Ugięcie zachodzi dla każdej wielkości przeszkody (otworu), ale kąt ugięcia jest tym większy im większa jest długość fali a przeszkoda mniejsza.

    Dyfrakcja używana jest do badania fal oraz obiektów o niewielkich rozmiarach, w tym i kryształów, ogranicza zdolność rozdzielczą układów optycznych.

    Barwa – wrażenie psychiczne wywoływane w mózgu ludzi i zwierząt, gdy oko odbiera promieniowanie elektromagnetyczne z zakresu światła. Główny wpływ na to wrażenie ma skład widmowy promieniowania świetlnego, w drugiej kolejności ilość energii świetlnej, jednak niebagatelny udział w odbiorze danej barwy ma również obecność innych barw w polu widzenia obserwatora, oraz jego cechy osobnicze, jak zdrowie, samopoczucie, nastrój, a nawet doświadczenie i wiedza w posługiwaniu się zmysłem wzroku.François Jean Dominique Arago (kat.: Francesc Joan Dominic Aragò) (ur. 26 lutego 1786 w Estagel pod Perpignan w departamencie Pireneje Wschodnie, zm. 2 października 1853 w Paryżu) – francuski matematyk, fizyk, astronom i polityk.

    Mechanizm[ | edytuj kod]

    Pełny matematyczny opis dyfrakcji wymaga analizy pola fal wzbudzonego przez źródło fal i rozchodzące się w ośrodku o określonych właściwościach falowych i sprowadza się do rozwiązania różniczkowych równań falowych dla danych warunków. Jest to zagadnienie trudne lub niemożliwe do dokładnego analitycznego rozwiązania.

    Fala akustyczna – rozchodzące się w ośrodku zaburzenie gęstości (i ciśnienia) w postaci fali podłużnej, któremu towarzyszą drgania cząsteczek ośrodka. Ośrodki, w których mogą się poruszać, to ośrodki sprężyste (ciało stałe, ciecz, gaz). Zaburzenia te polegają na przenoszeniu energii mechanicznej przez drgające cząstki ośrodka (zgęszczenia i rozrzedzenia) bez zmiany ich średniego położenia.Rentgenografia strukturalna – technika analityczna używana w krystalografii i chemii. W krystalografii jest stosowana w celu ustalenia wymiarów i geometrii komórki elementarnej tworzącej daną sieć krystaliczną. W chemii metoda ta umożliwia dokładne ustalenie struktury związków chemicznych tworzących analizowane kryształy.

    Dla fali płaskiej rozchodzącej się w kierunku osi pomijając drugą pochodną zmiany amplitudy w kierunku rozchodzenia się fali:

    Przyjmując układ odniesienia związany z poruszającą się falą, wówczas dla danego punktu fali:

    Thomas Young (ur. 13 czerwca 1773 w Milverton (hrabstwo Somerset), zm. 10 maja 1829 w Londynie) – angielski fizyk, lekarz fizjolog i egiptolog.Irradiancja jest terminem radiometrycznym określonym jako strumień promieniowania na jednostkę powierzchni. Odpowiada to mocy jaką przenosi promieniowanie przez płaszczyznę jednostkową. Jednostką SI jest wat na metr kwadratowy (W/m). Czasami irradiancja jest nazywana natężeniem lub intensywnością.

    Powyższe równanie jest analogiczne do równania dyfuzji w kierunku prostopadłym do kierunku rozchodzenia się fali. Współczynnik dyfuzji odpowiadający za zmianę amplitudy fali w miarę jej poruszania się, jest proporcjonalny do długości fali. Urojona wartość współczynnika prowadzi do przesunięcia fazowego fali w kierunku prostopadłym do oraz oscylacji amplitudy w zależności od danego kierunku.

    Mikroprocesor – układ cyfrowy wykonany jako pojedynczy układ scalony o wielkim stopniu integracji (LSI) zdolny do wykonywania operacji cyfrowych według dostarczonego ciągu instrukcji.Niels Henrik David Bohr (ur. 7 października 1885 w Kopenhadze, zm. 18 listopada 1962 tamże) – duński fizyk, laureat Nagrody Nobla w dziedzinie fizyki w 1922 za opracowanie badania struktury atomu.

    Fale elektromagnetyczne, w tym i światło, opisywane są przez równania Maxwella, amplitudą fali jest natężenie pola elektrycznego, a irradiancja jest proporcjonalna do kwadratu amplitudy natężenia pola elektrycznego.

    Natężenie fali wiązki Gaussa w pobliżu punktu skupienia

    Szczególnym przypadkiem fali w ośrodku trójwymiarowym jest wiązka Gaussa, dla fali o takim przebiegu można rozwiązać powyższe równania. Wiązka Gaussa jest falą o symetrii osiowej, której amplituda w miejscu skupienia ma rozkład Gaussa. Dla wiązki takiej będącej falą płaską w początku układu współrzędnych z równań falowych wynika, że w miarę poruszania się w ośrodku jednorodnym wiązka pozostaje wiązką Gaussa, ale jest rozbieżna, co sprawia, że amplituda na osi wiązki maleje wraz z odległością, wiązka jest coraz szersza. W próżni, w oddali od przewężenia, kąt rozbieżności jest równy dyfrakcyjnej szerokość wiązki, jest zależny tylko od długości fali i szerokości wiązki w przewężeniu :

    Cień – obszar, do którego nie dociera światło bezpośrednio ze źródła światła na skutek obecności przeszkody ustawionej na drodze promieni świetlnych, nieprzepuszczającej światła. W zależności od źródła światła mówi się o cieniu słonecznym, księżycowym i innych. W zależności od obiektu przesłaniającego światło mówi się o cieniu np. Księżyca (podczas zaćmienia Słońca cień ten pada na Ziemię), cieniu budynku, człowieka itp.Marie Alfred Cornu (ur. 6 marca 1841 zm. 12 kwietnia 1902) - fizyk francuski. Jego badania dotyczyły głównie optyki i spektroskopii.

    Front fali wiązki gaussowskiej nie jest falą płaską, fala na osi wiązki wyprzedza fale poza osią wiązki. W ośrodku nieliniowym, w którym prędkość fali maleje przy wzroście amplitudy fali wiązka ma mniejszą rozbieżność niż w ośrodku jednorodnym, a w szczególności ulega samoogniskowaniu.

    Piotr Leonidowicz Kapica (ros. Пётр Леонидович Капица) (ur. 27 czerwca/9 lipca 1894 w Kronsztadzie, zm. 8 kwietnia 1984 w Moskwie) – fizyk rosyjski, badacz fizyki niskich temperatur, odkrywca zjawiska nadciekłości helu w 1937, za co otrzymał nagrodę Nobla z fizyki w 1978 (dzieląc ją z Arno Penziasem i Robertem Woodrowem Wilsonem, odkrywcami kosmicznego mikrofalowego promieniowania reliktowego).Technologia – metoda przygotowania i prowadzenia procesu wytworzenia lub przetwarzania jakiegoś dobra (także informacji). Technologia może oznaczać konkretny proces (np. technologia klejenia, technologia malowania).

    Przyjmując, że fala płaska pada na przysłonę, przyjmując przybliżenie, że bezpośrednio za przysłoną fala ma amplitudę 0, a w części nieprzesłoniętej 1. Z równań falowych wynika, że amplituda rozpływa się na granicy cienia, równania dyfrakcji są matematycznie zgodne z równaniem Schrödingera z mechaniki kwantowej, dyfuzji lub przepływu ciepła. Fala pojawia się w miejscu cienia, a jej amplituda w pobliżu cienia zmniejsza się, ale w przebiegu tym występują drgania. Otrzymane wzory są też zgodne z przybliżonymi wzorami otrzymanymi z fresnelowskiej teorii dyfrakcji fal.

    Doświadczenie Younga – eksperyment polegający na przepuszczeniu światła spójnego przez dwie blisko siebie położone szczeliny i obserwacji obrazu powstającego na ekranie. Wskutek interferencji na ekranie powstają jasne i ciemne prążki w obszarach, w których światło jest wygaszane lub wzmacniane.Barwa biała – najjaśniejsza z barw. Jest to zrównoważona mieszanina barw prostych, która jest odbierana przez człowieka jako najjaśniejsza w otoczeniu odmiana szarości.

    Zastosowania[ | edytuj kod]

    Zdjęcie dyfrakcji rentgenowskiej struktury cząsteczki DNA typu A i B

    Dyfrakcja zastosowanie w wielu badaniach naukowych, w których pomiary przeprowadza się przez analizę rozchodzenia się fal. Na przykład w materiałoznawstwie dyfrakcja rentgenowska jest używana w nieniszczących testach w celu wykrycia i opisania struktury materiału, wewnętrznych złamań i niejednorodności materiału. Inżynieria szeroko wykorzystuje akustykę dyfrakcyjną do przewidywania własności akustycznych obiektów. W przemyśle lotniczym i obronnym dyfrakcja odgrywa znaczącą rolę w technologiach radarowych oraz w celu ukrycia obiektów przed radarami. W przemyśle naftowym i gazowym analiza fal sejsmicznych z uwzględnieniem ich dyfrakcji stanowi uzupełnienie metod opartych na refleksji sejsmicznej, jest rodzącą się technologią. Zastosowanie metod dyfrakcji sejsmicznej do wykrywania niejednorodności w pokładach geologicznych o małej skali (tj. pęknięć, wypukłości stratygraficznych i krawędzi kanału) może znacznie zmienić wynik badań. Przemysł zmierza w kierunku lepszego wykorzystania mniejszych i bardziej złożonych zbiorników roponośnych oraz znalezienia nowych, niekonwencjonalnych zasobów, w których kształtowaniu się istotną rolę odegrała szczelność przepuszczalność skał.

    Dyfraktometr – przyrząd pomiarowy służący do analizy struktury substancji krystalicznych na podstawie ich obrazów dyfrakcyjnych.Strefa Fresnela (czyt. "frenela") – w radiokomunikacji (także w optyce) obszar propagowania energii sygnału radiowego znajdujący się wzdłuż linii łączącej nadajnik i odbiornik fal. Strefy Fresnela numerowane są liczbami naturalnymi, przy czym energia propagowana wewnątrz strefy pierwszej jest największa, a poza nią (w strefach o indeksach większych od 1) – maleje.

    Analiza obrazu dyfrakcyjnego promieniowania rentgenowskiego dla DNA wykonane przez Raymonda Goslinga odegrały decydującą rolę w ustaleniu jego struktury w postaci podwójnej helisy przez Rosalindę Franklin, Jamesa Watsona i Francisa Cricka.

    Podstrony: 1 [2] [3] [4] [5]




    Warto wiedzieć że... beta

    Lord Rayleigh, właśc. John William Strutt (ur. 12 listopada 1842 w Langford Grove, zm. 30 czerwca 1919 w Witham) – brytyjski fizyk, profesor uniwersytetu w Cambridge w latach 1879-1887 i Londynie od roku 1887, laureat Nagrody Nobla w dziedzinie fizyki w roku 1904.
    Promieniowanie rentgenowskie (promieniowanie rtg, promieniowanie X, promienie X) – rodzaj promieniowania elektromagnetycznego, które jest generowane podczas wyhamowywania elektronów. Długość fali mieści się w zakresie od 10 pm do 10 nm. Zakres promieniowania rentgenowskiego znajduje się pomiędzy nadfioletem i promieniowaniem gamma.
    Library of Congress Control Number (LCCN) – numer nadawany elementom skatalogowanym przez Bibliotekę Kongresu wykorzystywany przez amerykańskie biblioteki do wyszukiwania rekordów bibliograficznych w bazach danych i zamawiania kart katalogowych w Bibliotece Kongresu lub u innych komercyjnych dostawców.
    Obwód elektryczny – układ elementów tworzących drogę zamkniętą dla prądu elektrycznego. Obwód elektryczny tworzą: źródła prądowe i napięciowe, przewody elektryczne, wyłączniki oraz odbiornik. Odwzorowaniem graficznym obwodu jest schemat.
    Christiaan Huygens (ur. 14 kwietnia 1629 w Hadze, zm. 8 lipca 1695 tamże) – holenderski matematyk, fizyk oraz astronom. Syn Constantijna Huygensa.
    Zjawisko fizyczne – przemiana, na skutek której zmieniają się właściwości fizyczne ciała lub obiektu fizycznego.
    Ultrafiolet, nadfiolet, promieniowanie ultrafioletowe, promieniowanie nadfioletowe (skrót UV) – promieniowanie elektromagnetyczne o długości fali od 10 nm do 400 nm (niektóre źródła za ultrafiolet przyjmują zakres 100–400 nm), niewidzialne dla człowieka. Promieniowanie ultrafioletowe są to fale krótsze niż promieniowanie widzialne i dłuższe niż promieniowanie rentgenowskie. Zostało odkryte niezależnie przez niemieckiego fizyka, Johanna Wilhelma Rittera, i brytyjskiego chemika, Williama Hyde’a Wollastona, w 1801 roku.

    Reklama

    Czas generowania strony: 0.087 sek.