空気中を伝わる光は、干渉、屈折、反射、回折などさまざまな現象に遭遇します。光が障害物にぶつかると回折が発生します。
小さな開口部の反対側の波面の大きさは、そこを通過する光の波長 λ に匹敵します。
単一スリット回折は、光の波長程度の幅 (w) を持つスリットを光が通過するときに観測できます。スリットからの距離 L は w よりも大きく、スクリーン上の回折パターンの距離を決定します。回折強度は入射角に依存します。
本文
- 同じスリットのさまざまな部分から来る光について考えてみましょう。
- それらは直進するときに位相が維持され、中央の最大値が取得されます。それにもかかわらず、光線が最初のコースに対して角度 θ で移動する場合、それぞれが典型的な場所まで別の距離を移動し、同相で到着する場合とそうでない場合があります。
- 同様に、中央の少し上からの光線は、底のわずかに上からの光線を相殺します。スリットからの各光線が別の光線によって破壊的に干渉されるため、この角度で強度が最小になります。さらに、同じ角度で光の入射方向の片側に最小値があります。
- 下から来る光線は、上から来る光線よりも 1 波長 λ 長い距離を移動します。その結果、中央からの光線は左からの光線よりも λ/2 の距離だけ進み、位相がずれて到着し、相殺的に干渉します。
- スリットの波面は、ホイヘンスの原理に従ってあらゆる角度でウェーブレットを放出します。スクリーンはスリットから非常に離れているため、右方向に向かう光線はほぼ平行です。
- 1 つのスリットを通過する光は、あらゆる方向に回折されます。この干渉は、角度によって、有益にも破壊的にもなります。スリットの片側または反対側から来る光線の経路長は、D sin θ によって決定されると言われています。
- 表示されている角度が大きいほど、スリットの上部と下部からの光線の光路長が 3λ/2 だけ変化することがわかります。 1 つの光線は、下からの光線との関係で固有の距離 λ をカバーし、同相で到着し、有効に干渉します。 2 つの光線は、それぞれがその 2 つよりやや上から追加されます。
- したがって、単一のスリットに対して破壊的な干渉を得るには、D sin θ =mλ、m =1、−1、2、−2、3、. . . (破壊的)、λ は光の波長、θ は光の元の方向に対する角度、m は最小値の要求です。ここで、D はスリット幅です。
- 単一スリット回折パターンの中央最大値の角度幅は 60 度です。単一スリット回折パターンの軸に対する中心最大値の強度角度に基づくと、中心ピークの幅は 5.0 mm です。スリット幅と回折最大値の幅の間には反比例の関係があります。中心最大値の幅は距離です。中央から画面の両側の一次最小値の間。幅のサイズ「a」が増加すると、強度が最初にゼロに近づく角度「T」が減少し、中央のバンドが狭くなります。
- 中央の最大値の幅は、最初の 2 つの最小値の位置の差によって決まります。したがって、最小位置の公式を適用して、中心最大値と第 2 の最大値の幅の公式を取得します。
- したがって、単色の黄色光を赤色光に切り替えると、赤色光は黄色光よりも波長が長いため、線形幅が増加します。同様に、ディスプレイとスリットの間の距離が増加すると、中央の最大値の直線幅も増加します。
- 光の屈曲または回折現象の観察は、単一スリット回折を使用して行うことができます。さらに、この現象により、コヒーレント光源からの光がそれ自体と干渉し、画面上に回折パターンと呼ばれる独特のパターンが生じます。
- 中央フリンジとも呼ばれる中央最大値は、回折パターンの特徴です。中央フリンジとも呼ばれる中央最大値は、回折パターンの特徴です。パターン。中央の最大値は、二次最小値と最大値として知られる暗い線と明るい線に囲まれています。
結論
回折として知られる研究分野は、天文学を大幅に進歩させた精密分光計の開発に貢献しました。 1800 年代の初め、2 人の有名な科学者が、それぞれイタリアとドイツで命がけで戦いました。回折は、障害物の鋭い角の周りで光が曲がることとして定義されます。光の波長に相当する大きさのスリットで光を反射させると、暗い点と明るい点のパターンが見えます。これは、単一スリット回折として知られています。
