Дифракция света

При освещении лучом лазера узкой щели на экране возникает картина из чередующихся ярких и тёмных полос. Это явление вызвано волновой природой света. Предельное разрешение оптических приборов также определяется дифракцией.
Ключевые слова: дифракция на щели, дифракция Фраунгофера, slit diffraction, Fraunhofer diffraction, wave nature of light
Наш канал с дополнительными материалами
t.me/getaclass_channel
Новосибирский Государственный Университет
www.nsu.ru/n/
Физический факультет НГУ

[@feskfesllfssfgg]

Радужная картина возникает из-за того, что лампа излучает белый свет (по сути все цвета одновременно), соответственно разные цвета создают дифракционные картины разной ширины, которые накладываются друг на друга и образуют "радугу"

[@Volodya_Sharapov]

@@Favorchik_chik блин, хотел написать вторым...

[@sibedir]

блин, хотел написать третьим...

[@edgyfitness]

Синего становится меньше потому что это цвет с самой короткой волной

[@sibedir]

@@edgyfitness так а желтый тогда почему исчезает раньше зелёного?

[@edwardsd6967]

@@edgyfitness и менее всего способен огибать

[@ivanzhukov2914]

Спасибо за прекрасный ролик, однозначный лайк, дай вам бог здоровья!

[@canniballissimo]

Ну тут вроде легко. Полосы возникают потому, что длины волн разные. А исчезают цвета потому, что смешиваются, когда фазы одного цвета накладываются на фазы другого.

[@SSHD21RYU]

_Наблюдаемый феномен связан с тем, что световые волны, индуцируемые лампой накаливания, имеют весь спектр длин волн видимого электромагнитного излучения (380 - 760 нм. / От фиолетового до красного соответственно), что обеспечивает их смещение относительно друг друга в процессе дифракции. Синий и жёлтый цвета были смешаны в зелёный._

[@indefixrootor9655]

прекрасное изложение информации

[@user-nt6pl2ru1y]

Спасибо большое

[@SorokinAU]

Как здорово вы объясняете это в 100 раз нагляднее и понятнее чем в учебниках! Я стал лучше понимать эту тему!

[@user-rb3zp1ym7h]

А мне не понравилось.

[@user-be9vc5zq7g]

Как всегда читаю комментарии! Школьникам может и не всем понятно, но мои остаточные знания в этой области прямо прямо на глазах восстанавливаются! Пока не дошла до этой темы, но ролики очень продвигают🙂да и технически ролик сделан отлично!🌺

[@mortisalbum6178]

Спасибо большое Вам за объяснение! Вы единственный, кто понятно ответил на мои вопросы "почему"!

[@KOTKy39l]

нгко каьвсетнквуекруекетонва

[@trubitsyn]

Опять хорошо! ))

[@user-er5bn5nq5y]

Супер!

[@satane2569.]

Спасибо

[@spacecookies6814]

Классный мужик!

[@MaksimGorkyi]

Класс

[@sibedir]

Синий и желтый кратны 115нм и при периодическом наложении через 4/5 дают зелёный. Зелёный и красный кратны 133нм, но при сложении дают серый (который при достаточной интенсивности воспринимается как белый). Другие сочетания тоже не особо чего дают. Вот красный + синий вроде как фиолетовый/малиновый. Но он не чёткий, т.к. нет такой кратности.

[@sibedir]

Каждый отсек луча (маленькая радуга) на 7:00 - это набор из ~4 красных, ~4.5 желтых, ~5 зеленых и ~5.5 синих пиков.

[@RobotN001]

@@sibedir , т.е. чем меньше длина волны, тем ближе к центру полосы, и дальше они не распространяются чисто из-за их ослабления интерференцией из-за сильно наклонённой щели?

[@sibedir]

@@RobotN001 бррр, немножко не понял, что ты имел в виду. Короче, на картине на 7:00 можно выделить участки от красного до красного (назовём их одна радуга). Так вот, каждая такая радуга содержит в себе пики каждой волны по несколько раз в соотношении 4/4.5/5/5.5 (к/ж/з/с). Цифры условные, так как белый свет состоит из большего числа спектров. А общая картина одной такой радуги - это результат наложения пиков (интерференция), имеющих разное положение относительно друг друга по всей длине радуги. На каждой следующей радуге относительное смещение увеличивается. Смешивание синего и желтого дают "хороший" зеленый. А вот зелёного и красного, например, серый. Остальные спектры при смешении тоже не дают особо контрастных оттенков. А с учетом того, что красные пики затухают при удалении от центра медленнее, получаем преобладание красного и зеленого цветов. Такова моя гипотеза.

[@kek1327]

Подождите, но если разность хода составляет целое количество волн, то на экране появляется интерференционный максимум, т.е. светлая полоса, что и сказали в видео про интерференцию. А в этом видео точно то же условие создаёт тёмную полосу? Здесь какая-то ошибка, или я сам запутался? Объясните, пожалуйста.

[@saasrus]

Там излучали 2 точки, а тут массив точек. Разложите фазу в круг, будет понятнее и нагляднее. Для интерференции на круге фазы будут два луча, а для дифракции - угол, который будет иметь нулевой вектор наждое целое количество оборотов (коряво объяснил, но вроде верно).

[@saasrus]

Вторая попытка: если представить фазу колебаний на плоскости (фаза будет из двух составляющих, и будет описывать круг синуса и косинуса), то для интерференции из двух точечных источников у нас из центра круга будут идти два вектора, по одному из каждой из двух точек. Если вектора будут направлены в одну сторону - будет максимум, если в противоположные (сумма векторов будет равна нулю) - то две волны будут полностью друг друга коменсировать, и сумма волн будет нулевая (минимум, или "тень"). Когда у нас работает щель, то нужно брать массив векторов, по одному для каждой точки. На отрезке щели бесконечное количество точек, поэтому удобнее представить проекцию отрезка как дугу на круге фазы. Для максимума все вектора должны быть направлены в одну сторону (такое положение будет только при нулевом угле), для минимума - равномерно распределены по всему кругу два пи (минимум будет каждый полный оборот фазы). Итого получаем, что для двух точек каждый полный оборот будет максимум (и оборот плюс пол-круга, или нечётное количество пи - минимум), а для массива точек каждый полный круг будет минимум, кроме первого (нулевого), в котором будет единственный максимум. Надеюсь, так понятнее.

[@kek1327]

@@schetnikov , скажите, пожалуйста, я правильно понимаю, что сама по себе дифракция как явление никакой картины на экране не даёт. Полосы на экране же есть ничто иное, как явление интерференции. В то время, как дифракция проявляется в распространении волн во все стороны, во отличие от лучей. А в самом эксперименте интерференция используется лишь для того, чтобы выявить дифракцию. Так выглядит истина, обозримая для наших умов?

[@Dima-Kochetov]

Лампа излучает свет разной длинной волны. Определённой длине волны соответствует свой цвет. Эти волны достигая экрана в одной фазе складываются и мы видим максимумы - яркие полосы одного и того же цвета.

[@RobotN001]

честно говоря сложно объективно оценивать данные в финальному вопросу, потому как всё перемешано и не понятно конкретно что где и сколько. нужен спектроскопический анализ полученной картины с результатом в виде совместных графиков.

[@ShatNdd]

Опыт старый, знакомый, но меня смущает что 2 волны света в противофазе образуют темноту... или это просто область неусиленного света одной (из скажем 2) волн на контрасте с соседними областями, которые освещены усиленными друг другом волнами.

[@user-ob4mb2jh6f]

Разные длины волн интерферируют по разному, по тому интерференционная картина абсолютно белого источника будет радужной в следствие наложения интерференционных картин разных длин волн. А синие и жёлтые цвета спектра исчезают вследствие перекрывания их интерференционных картин другими.

[@RobotN001]

ну перекрывают они, и что ? полосы разного цвета или разных оттенков могли бы и остаться )

[@user-dq6fh9vf3i]

А что имеется в виду под «точками отверстия»?

[@kek1327]

Но, позвольте, ведь в видео приведена формула, что волна с фазой φ будет гаситься волной с фазой φ+180°. Т.е. для волны 0° противоположной будет волна 180°, и в этом есть логика, так как смещение на 180°-это смещение на пол периода, т.о. волны будут приходить в противофазе. Так почему же на рисунке авторы канала написали 360°?

[@sibedir]

Потому что в интервале от 0 до 360 для любого фи есть свой фи+180.

[@RobotN001]

в каждой полной окружности для каждого радиуса есть противостоящий радиус, образующий совместно с первым диаметр.

[@kotenokguf]

Радужная картина потому происходит, что преломление разное для всех волн разной частоты.

[@neoanderson6032]

Кто-нибудь может объяснить почему щель стоит вертикально, а изображение - горизонтально.

[@triplex3459]

5:39 кажется я где-то это уже слышал)

[@Lol_12246]

Подскажите пж, а почему 6:08 кольца сменяются? (То светлые, то темные.) Ведь дырка то 1, а не 2?

[@Lol_12246]

@@schetnikov Я имею ввиду почему наблюдается явление интерфиренции? (Или это не интерфиренция?)

[@stanislavvostrikov8527]

Здравствуйте я конешно пытаюсь понять, но как я себе предстовляю этот эффект это что то вроде сталкивания частиц которые пытаясь протиснутся в узкое отверстие отталкиваются друг от друга, одновременно усиливая и погашая эффект свечения при этом образуется такая упорядочная картина, за счёт упорядочного движения в пространстве, ведь хаотическое движение может и непоказывать такие результаты хотя они могут быть схожы😁

[@serg_sel7526]

Свет - это не только частицы. Да, это может быть сложно к пониманию, но свет, как при интерференции и дифракции, может быть волной, или в многих других случаях - как частица

[@stanislavvostrikov8527]

@@serg_sel7526 Дак свет то может быть и холодным, ну то есть несказать что он совсем холодный, но при различных видах реакций, может возникать поток некоторой энергии, что обуславливается для воспринимаюшего его(светом) в ковычках, ведь когда расчитывается скорость света , за первое основу берутся различные источники, а так как они различны по энергитическим своим началам, то и прохождение света то есть энергии возбуждаемой пространство через которое проходит это колебание будет различно, в зависимости от источника возбуждения и пространства через которое проходит возбуждаемая энергия, и волна не может появится без источника возбуждения, соответственно энергия возбуждения будет порождать как поток частиц до определенного радиуса, так и поток волн, возбуждаемого простансва.

[@serg_sel7526]

@@stanislavvostrikov8527 чего? Я тебя не очень понял.

[@stanislavvostrikov8527]

@@serg_sel7526 Ну если совсем просто, упругая среда создаёт для света итерфиренцию и дефракцию.

[@user-oq6kh2fe5m]

Может я чего-то недопонимаю? Нигде не видел полных расчётов поведения света. Так и здесь, рассматривают лишь поведение света после щели, как-будто он сформирован самой щелью. А как же то расстояние, которое свет проходит от источника и до щели? Как же размер выходного отверстия в источнике света? Ведь отверстие в источнике не равно диаметру носителя света. А значит частицы света не вылетают из него по одной, а порциями. А раз порциями, какова вероятность, что проходя через воздух и сталкиваясь с его частицами, частицы света не будут сталкиваться друг с другом (если мы находясь в любой точке помещения видим луч, то это ж сколько частиц света разлетается во все стороны)? И проходя через щель они не все будут пролетать свободно, некоторые будут ударяться в стенки щели и отскакивать в разные стороны. А это будет приводить к ещё большим столкновениям. Странно, что все эти процессы настойчиво игнорируют. Ну и самое главное, что все забывают, что все оценки делаются на основании реакции сетчатки глаза на частицы света.

[@igorohrimenko5799]

Но как возникают темные, разделяющие, линии Фраунгофера, и что они поглощают, что за сила такая, откуда они берутся?

[@user-xp6hs1xz5r]

Белый свет состоит из суммы длин волн насколько я помню и поэтому дифракционная картина принимает такой вид.

[@user-zh4fm9vc6u]

Происходит действие интерференции

[@stanislavvostrikov8527]

Объясните пожалуйста как образуются продольные и поперечный волны, в поляризации света, и почему ихняя проходимость в вещесте различна?

[@Andrejr77rv]

Пришла в голову такая мысль. Если это все происходит из за сложения и вычитания фаз волн света, тогда почему при повороте щели на небольшой угол во время опыта минимумы и максимумы остаются на своем месте? Ведь расстояние до экрана каждой волны то меняется, в каждой точке щели соответственно, где то расстояние становится больше а где то меньше, и фазы волн меняются.

[@Andrejr77rv]

@@kondrahtiz7370 я

[@Iopata]

А что вы не думаете о том что свет имеет свойство расширяться

[@user-cd5hf9xy8i]

О пятне Пуассона видео не намечается?

[@aleksandr_berdnikov]

Я в вас верю

[@RomanVladimirovichF]

@@aleksandr_berdnikov оо.. кстати к теме - www.atoptics.co.uk/bows.htm

[@aleksandr_berdnikov]

@@schetnikov я даже вас подначиваю мои материалы использовать, так их больше увидят, я буду рад

[@nodirbekfayzullayev142]

потому что показатели преломления в линзе от объектива разный для разных длин световых волн , огибаются под разными углами , это просто дисперсия

[@piterking8081]

желтый с синим зеленый

[@kjdgfgknjkdsg]

1:11 это происходит если через щель одновременно пролетает много фотонов. А что будет если сделать две щели и пропускать по одному фотону? Будет точно такой же эффект kzbin.info/www/bejne/hKCVeWumpa2maqs

[@user-lh7tz8fs4i]

Если бы человеческое зрение воспринимало весь спектр излучения, то темных участков между полосками не было бы?

[@user-qq6rf2gx3l]

Есть куча роликов с описанием двухщелевого эксперимента, так в них при закрытии одной из щелей на экране получается одна полоса и никакой интерференционной картины. Вот к примеру kzbin.info/www/bejne/ioWUpaWwaaaBjas Поделитесь ссылкой на детальное описание реального опыта с двумя щелями с выявлением "эффекта наблюдателя"

[@hmmm1482]

Спектр красного+зеленого+синего= спектру на фотоаппарате.

[@Prebereda]

не показано, чем дифракция от интерференции отличается

[@Prebereda]

@@schetnikov я всегда думал, что дифракция обегание волн объекты, а интерференция взаимодействие волн. Оказывается, что это кот, что это кiт.

[@michaelpovolotskyi3295]

@@schetnikov Но ведь можно решить дифракционную задачу без всякой интерференции. Принцип Гюйгенса (или интеграл Кирхгоффа) - это один из возможных способов, и только его немного учат в школе. Однако можно просто численно решить волновое уравнение и будет Вам дифракционная картина от двух щелей без привлечения понятия интерференции.

[@michaelpovolotskyi3295]

@@schetnikov волновое уравнение, если хотите, систему уравнений Максвелла можно использовать всегда. А вот интеграл Кирхгоффа, не всегда. Если сделать щель уже, чем длина волны, то непонятно, какие граничные условия там ставить. Кроме того, интеграл Кирхгоффа выглядит как интерференция волн с какими-то амплитудными коэффициентами, которые из физических соображений не выводятся. С помощью интерференционной модели можно лишь качественно объяснить явление дифракции, но не всегда.

[@andreykuznetsov7442]

@Michael Povolots То, что дифракция фундаментально не отличается от интерференции, вы можете прочитать и в обычных учебниках. Это не выдумка лично Андрея Щетникова. Дифракция и интерференция одинаково описываются через уравнения Максвелла.

[@michaelpovolotskyi3295]

@@schetnikov , что значит 'можно обойтись'? Все дело в точности, которую хотим получить. Если нас интересует факт появления белых и черных полос, то принцип Френеля годится. Если же надо знать поле, с его фазой, поляризацией и амплитудой, то принцип Френеля этого нам не даст. Интеграл Кирхгоффа требует знания и поля, и его производных на поверности, и это сильно ограничит его применение. Зоммерфельд придумал интеграл, где нужно только поле на плоскости, но там уже более сложное выражение. Я это к тому, что утверждение о независимых источниках, которые излучают сферические волны в одной фазе - это приближение, а не закон природы. И дифракцию можно количественно описывать, не опираясь на принцип Френеля. Фурье оптика, например, так и делает. Поэтому дифракция и интерференция - это не одно и то же. Интерферометр Маха Цендера - это все же не дифракционный элемент.

[@hueglot7530]

Щепка

[@darkfrei2]

Немного дежавю.

[@user-jp5hf1mo1e]

причем тут вода? вода водой, свет светом. это разные вещества. водяные волны гасят друг друга, а световые не могут себя гасить.

[@RobotN001]

ну вообще-то есть эксперименты с двумя точными мазерами, излучение которых тоже интерферировало в стабильную чёткую картинку )

[@Volodya_Sharapov]

А школьники понимают?

[@revikstepanyan1632]

Мне во время обучения очень не хватало не то что этого объяснения, хотя бы этой формулы!