Дифракција

Из Википедије, слободне енциклопедије
Дифракција

Дифракција представља појаву привидног скретања таласа са првобитног правца простирања при његовом наиласку на ивице отвора или на препреку и тада се формирају нови правци простирања. Када талас скреће са правца простирања и улази у област заклоњену препреком у који без појаве скретања зрак не може да стигне, каже се да талас залази у област геометријске сенке.

О појави[уреди]

Two-Slit Diffraction.png

Појава се објашњава Хајгенсовим принципом. До дифракције долази код простирања таласа свих врста електромагнетних (светлост, Х-зрака, радио таласа), звучних талса итд. Осим тога дифракција је потврђена и код физичких објеката на атомском нивоу, јер и честице показују таласне особине и у овом случају појава се може објаснити принципима квантне механике. Иако до дифракције долази кад год талас наиђе на препреку, ефекти дифракције су најуочљивији када је величина отвора (препреке) реда величине таласне дужине таласа. Најповољнија ситуација за посматрање дифракције је када талас наилази на препреку која има више блиских отвора поменутих димензија јер се тада на заклону формира дифракционо- интерференциона слика услед различитих путања којим се новонастали таласи простиру.

Историјат[уреди]

Ефекат дифракције је први пут детаљно објашњен од стране Франческа Марије Грималдија који је појави дао име полазећи од латинске речи diffringere, што значи “разбити у комаде”. Резултати до којих је Грималди дошао су објављени постхумно 1665. Исак Њутн је такође проучавао ефекте везане за дифракцију.

Јангов експеримент

Томас Јанг је извео познати експеримент 1803. године демонстрирајући интерференцију таласа на два блиска отвора. Овај експеримент му је помогао да дође до закључка да се светлост простире као талас, насупрот тврдњама многих научника да светлост има партикуларну природу тј. тврдњама да је светлост састављена од честица. Агустин Жан Френелови радови о дифракцији објављени 1815. и 1818. године такође су ишли у прилог овој тврдњи. Ови радови су садржали једначине које су потребне за темељан опис дифракције.

Године 1929. на основу дифракције снопа електрона кроз метални филм, експериментално је потврђена Де Брољева хипотеза о таласној природи светлости. Експеримент су извели Џорџ Томпсон и Клинтон Дејвисон, за шта су 1937. године добили и Нобелову награду за физику.[1]

Дифракција честица[уреди]

По квантној теорији свака честица показује и таласне особине. Дакле и честице могу да интерферирају и дифрактују попут на пример звучних таласа. Заправо, дифракција електрона и неутрона, која је потврђена експериментом, је била битна појава за квантну механику јер је представљала јак аргумент у њену корист када су многи сумњали у њену исправност. Таласна дужина честица се назива де Брољева таласна дужина и износи λ=h/p где је h Планкова константа a p импулс (маса*брзина честице за честице које се не крећу брзинама блиским светлосној). За макроскопске објекте ова таласна дужина је толико мала да се слободно може занемарити. Атом натријума који се креће брзином од 3000м/с има де Брољеву таласну дужину од 5 пикометара - дакле чак и атоми имају јако мале таласне дужине. Особина честица да имају мале таласне дужине их чини идеалним за проучавање кристалних структура материјала у чврстом стању и великих молекула попут протеина.

Примена[уреди]

Дифракција X зрака и дифракција електрона користи се за одређивање структуре чврстих тела, односно кристала који имају периодичну структуру, те се преко бомбардовања материјала електронима добија дифракциона слика која прошавши кроз слој кристалног материјала даје информације о структури материјала. За разлику од X зрака, електрони као наелектрисане честице интерагују са средином кроз коју пролазе, те дају и додатне информације о наелектрисању материјала.[1]

Види још[уреди]

Спољашње везе[уреди]

  1. 1,0 1,1 Дифракција електрона, Лабораторијске вежбе из физике атома, Нора Тркља, 2014, Физички факултет Универзитета у Београду, приступљено: 4. мај 2015.