Fizikams.lt

Difrakcija

Klasikiniuose difrakcijos eksperimentuose buvo naudojami įvairių formų plyšiai ir šviesos difrakcija vis stipriau pasireikšdavo plyšio matmenims artėjant prie šviesos bangos ilgio. Tuomet šviesa, sklisdama pro plyšį, nukrypdavo nuo tiesaus kelio, o klasikinio šešelio sritis buvo tuo mažesnė, kuo plyšio matmuo buvo artimesnis bangos ilgiui. Analogiškai buvo stebėta šviesos difrakcija ties kliūtimi. Kuo artimesni kliūties matmenys šviesos bangos ilgiui, tuo mažesnė klasikinio šešelio sritis už kliūties. Difrakcija buvo paaiškinta Hiugenso ir Frenelio principo pagalba. Šviesos bangos paviršius kiekvienu laiko momentu yra ne paprasta antrinių bangų gaubtinė, o tų bangų interferencijos rezultatas.

Šviesos difrakcijai vykti nėra būtinos bangos ilgio matmenų kliūtys arba plyšiai. Koherentinių šviesos šaltinių, tokių kaip lazeris, spinduliuojama šviesa difraguoja savaime. Lazerio spinduliuotėi yra būdinga sudėtinga erdvinė sandara, priklausanti nuo lazerinio rezonatoriaus simetrijos bei lazerinės generacijos sąlygų. Lazeris su skirtingais lazerinio rezonatoriaus išvadiniais veidrodžiais belazeriniu kaupinimu spinduliuoja skirtingas lazerinės spinduliuotės skersinės modas. Žemiausios eilės moda - Gauso pluoštas - yra lengviausiai sužadinama lazerio moda, turintį platų taikymą. Esminė Gauso pluošto savybė yra tą, kad ji neįmanoma sufokusuoti iki matmenų mažesnių negu bangos ilgis. Dėl šios priežasties šiolaikinėje optikoje Gausinis pluoštas ir kitos lazerinio rezonatoriaus modos yra vadinami difraguojančiais spinduliais. Difrakcija yra svarbi optinių laikmenų teorijoje, kadangi ji ribojaCD/DVD arba Blu-ray Disc lazerio mažiausios dėmės matmenis, o tuo būdu ir įrašomos informacijos kiekį. Difrakcija yra svarbilitografijoje, kadangi gaminant mikroschemų ir procesorių takelius, ji riboja mažiausią pasiekiamą takelio dydį.

Regimosios šviesos bangos ilgis yra labai mažas lyginant su žmogaus akies lastelėmis, todėl jos spinduliai nukrypsta nuo tiesaus sklidimo kelio kasdien sutinkamose situacijose labai mažu kampu. Tiesiaeigio šviesos sklidimo ir kiti geometrinės optikos dėsniai pakankamai tikslūs tiktai tada, kai šviesos sklidimo kelyje esančių kliūčių matmenys yra daug didesni už šviesos bangos ilgį.

Difrakcijos pavyzdžiai kasdieniame gyvenime

Difrakcijai pasireikšti yra būtini koherentiniai šviesos šaltiniai. Paprastai gamtoje retai pasitaiko situacijos, kuomet šviesos šaltinį galima vadinti koherentiniu. Tačiau, Saulės šviesa savo kelyje sutikusi mažas kliūtis (vandens lašus, ledo kristalus), gali būti apytiksliai laikoma koherentinė. Kuomet šviesa susiduria ypač smulkiais vandens lašais, atmosferoje yra stebimi šviesos difrakcijos sąlygoti reiškiniai - vainikai ir rūko lankai. Vainikai yra stebimi danguje, kaip spalvoti ratilai, susidarantys aplink įvairius dangaus skliaute esančių šviesos šaltinius - Saulę, Mėnulį, planetas, žvaigždes ir net debesis. Rūko lankas yra giminingasvaivorykštėms, kadangi šio efekto priežastis yra taip pat vandens lašai, bet spalvų išsidėstymas rūko lanke žymiai skiriasi nuo spalvų išsidėstymo vaivorykštėje dėl fizikinių reiškinių skirtumų. Dar vienas difrakcijos pavyzdys yra gamtoje sutinkamosdifrakcinės gardelės - vorų tinklai, vabzdžių sparnai. 

Atsiradus koherentiniams šviesos šaltiniams, difrakcija yra sutinkama dažniau. Paprasčiausias difrakcijos pavyzdys yra nuo optinių informacinių laikmenų atspindėjusi šviesa - CD arba DVD disko paviršiuje tvarkingai įrašyti informacijos bitai elgiasi kaip difrakcinė gardelė. Hologramos, klijuojamos ant kreditinių kortelių, taip pat yra difrakcinės gardėlės pavyzdžiai. Telefono arba monitoriaus LCD matrica išjungtoje būsenoje elgiasi kaip difrakcinė gardelė - taip yra dėl skystųjų kristalų molekulių tvarkingo išsidėstymo. 

Difrakcija yra būdinga bet kokioms bangoms. Vandenyno bangos difraguoja nuo paviršiuje esančių kliūčių bei plyšių. Garso bangos taip pat difraguoja nuo dujose esančių objektų.

Naudota literatūra: 

http://lt.wikipedia.org