Πλάτος κεντρικού μέγιστου

Το φως που ταξιδεύει μέσω του αέρα συναντά διάφορα φαινόμενα, όπως παρεμβολή, διάθλαση, ανάκλαση και περίθλαση. Η περίθλαση συμβαίνει όταν το φως συναντά ένα εμπόδιο.

Το μέτωπο κύματος στην άλλη πλευρά ενός μικρού ανοίγματος είναι συγκρίσιμο σε μέγεθος με το μήκος κύματος λ  του φωτός που διέρχεται από αυτό.

Παρατηρήσεις περίθλασης μονής σχισμής μπορούν να γίνουν όταν το φως διέρχεται από μια σχισμή της οποίας το πλάτος (w) είναι της τάξης του μήκους κύματος του φωτός. Μια απόσταση L είναι μεγαλύτερη από w από τη σχισμή καθορίζει την απόσταση του σχεδίου περίθλασης στην οθόνη. Η ένταση της περίθλασης εξαρτάται από τη γωνία πρόσπτωσης.

Σώμα

• Ας σκεφτούμε το φως που προέρχεται από διάφορα σημεία της ίδιας σχισμής.

• Παραμένουν σε φάση όταν ταξιδεύουν ευθεία και επιτυγχάνεται ένα κεντρικό μέγιστο. Παρόλα αυτά, όταν οι ακτίνες ταξιδεύουν σε γωνία θ σε σχέση με μια αρχική πορεία, η καθεμία διανύει μια εναλλακτική απόσταση σε μια τυπική τοποθεσία και μπορεί να φθάσει σε φάση ή όχι.

• Ομοίως, μια ακτίνα από λίγο πάνω από τη μέση θα ακυρώσει μία από οριακά πάνω από το κάτω μέρος. Σε αυτή τη γωνία εμφανίζεται μια ελάχιστη ένταση επειδή κάθε ακτίνα από τη σχισμή παρεμβάλλεται καταστροφικά από μια άλλη ακτίνα. Επιπλέον, θα υπάρχει ένα ελάχιστο στην ίδια γωνία και στη μία πλευρά της κατεύθυνσης πρόσπτωσης του φωτός.

• Οι ακτίνες που προέρχονται από το κάτω μέρος διανύουν απόσταση κατά ένα μήκος κύματος λ μεγαλύτερη από αυτές που προέρχονται από την κορυφή. Ως αποτέλεσμα, η ακτίνα από τη μέση διανύει απόσταση λ/2 πιο μακριά από αυτή που βρίσκεται στα αριστερά, φτάνει εκτός φάσης και παρεμβαίνει καταστροφικά.

• Το μέτωπο κύματος της σχισμής εκπέμπει κυματίδια σε όλες τις γωνίες σύμφωνα με την αρχή του Huygens. Δεδομένου ότι η οθόνη είναι εξαιρετικά μακριά από τη σχισμή, οι ακτίνες που κατευθύνονται προς τη σωστή κατεύθυνση είναι σχεδόν παράλληλες.

• Το φως που διέρχεται από μία σχισμή διαθλάται προς όλες τις κατευθύνσεις και αυτή η παρεμβολή μπορεί να είναι χρήσιμη ή καταστροφική, ανάλογα με τη γωνία. Τα μήκη διαδρομής των ακτίνων που προέρχονται από τη μία ή την άλλη πλευρά μιας σχισμής λέγεται ότι καθορίζονται από το D sin θ.

• Μπορεί να παρατηρηθεί ότι  στη μεγαλύτερη γωνία που εμφανίζεται, τα μήκη διαδρομής ποικίλλουν κατά 3λ/2 για ακτίνες από το πάνω και το κάτω μέρος της σχισμής. Μια ακτίνα καλύπτει μια απόσταση λ μοναδική σε σχέση με την ακτίνα από το κάτω μέρος και φτάνει σε φάση, παρεμβαίνοντας χρήσιμα. Δύο ακτίνες, η καθεμία από κάπως πάνω από αυτές τις δύο, θα προσθέσουν επίσης χρήσιμα.

• Αντίστοιχα, για να λάβετε καταστροφική παρέμβαση για μία μόνο σχισμή, D sin θ =mλ, για m =1,−1,2,−2,3, . . . (καταστροφικό), λ είναι το μήκος κύματος του φωτός, θ είναι η γωνία σε σχέση με το αρχικό ρουλεμάν του φωτός και m είναι το αίτημα για το ελάχιστο.όπου D είναι το πλάτος της σχισμής.

• Το γωνιακό πλάτος του κεντρικού μέγιστου ενός σχεδίου περίθλασης μεμονωμένης σχισμής είναι 60 μοίρες. Με βάση τη γωνία έντασης του κεντρικού μέγιστου ως προς τον άξονα σε μοτίβο περίθλασης μονής σχισμής, η κεντρική κορυφή έχει πλάτος 5,0 mm. Υπάρχει αντίστροφη σχέση μεταξύ του πλάτους της σχισμής και του πλάτους του μέγιστου περίθλασης. Το κεντρικό μέγιστο πλάτος είναι ακριβώς η απόσταση μεταξύ των ελάχιστων πρώτης τάξης σε κάθε πλευρά της οθόνης από το κέντρο. Καθώς το μέγεθος του πλάτους, «a», αυξάνεται, η γωνία «T» στην οποία η ένταση πλησιάζει για πρώτη φορά το μηδέν μειώνεται, με αποτέλεσμα μια στενότερη κεντρική ζώνη.

• Το πλάτος των κεντρικών μέγιστων καθορίζεται από τη διαφορά μεταξύ των θέσεων των δύο πρώτων ελάχιστων. Επομένως, θα εφαρμόσουμε τον τύπο για τη θέση ελάχιστης για να λάβουμε τον τύπο για το πλάτος των κεντρικών μεγίστων συν τα δευτερεύοντα μέγιστα.
• Ως εκ τούτου, εάν το μονοχρωματικό κίτρινο φως αλλάξει με κόκκινο φως, το γραμμικό πλάτος θα αυξηθεί επειδή το κόκκινο φως έχει μεγαλύτερο μήκος κύματος από το κίτρινο φως. Με τον ίδιο τρόπο, όσο αυξάνεται η απόσταση μεταξύ της οθόνης και της σχισμής, αυξάνεται και το γραμμικό πλάτος των κεντρικών μέγιστων.

• Οι παρατηρήσεις του φαινομένου της κάμψης ή της περίθλασης φωτός μπορούν να γίνουν χρησιμοποιώντας περίθλαση μονής σχισμής. Επιπλέον, λόγω αυτού του φαινομένου, το φως από μια συνεκτική πηγή παρεμβαίνει στον εαυτό του, με αποτέλεσμα ένα διακριτικό σχέδιο στην οθόνη που ονομάζεται μοτίβο περίθλασης.

• Το κεντρικό μέγιστο, γνωστό και ως κεντρικό περιθώριο, είναι ένα χαρακτηριστικό γνώρισμα του σχεδίου περίθλασης. Το κεντρικό μέγιστο, γνωστό και ως κεντρικό περιθώριο, είναι χαρακτηριστικό γνώρισμα της περίθλασης πρότυπο. Τα κεντρικά μέγιστα περιβάλλονται από σκοτεινές και φωτεινές γραμμές γνωστές ως δευτερεύοντα ελάχιστα και μέγιστα.

Συμπέρασμα

Ένα πεδίο μελέτης γνωστό ως Περίθλαση έχει συμβάλει στην ανάπτυξη φασματόμετρων ακριβείας, τα οποία έχουν προχωρήσει σημαντικά την Αστρονομία. Στις αρχές του 1800, δύο διακεκριμένοι επιστήμονες πάλεψαν για τη ζωή τους στην Ιταλία και τη Γερμανία, αντίστοιχα. Η περίθλαση ορίζεται ως η κάμψη του φωτός γύρω από μια αιχμηρή γωνία ενός εμποδίου. Όταν το φως ανακλάται από μια σχισμή της οποίας το μέγεθος αντιστοιχεί στο μήκος κύματος του φωτός, μπορεί να φανεί ένα σχέδιο σκοτεινών και φωτεινών κηλίδων. Αυτό είναι γνωστό ως περίθλαση μονής σχισμής.