Дыфракцыя

Дыфракцыя пры праходжанні плоскай хвалі праз адтуліну

Дыфрáкцыя хваль (лац. diffractus-літаральна разламаны, пераламаны, агібанне перашкоды хвалямі) — з'ява адхілення хваль ад прамалінейнага распаўсюджвання ў асяроддзях з рэзка выражанымі неаднароднасцямі (напр., з перашкодамі). Пры гэтым хвалі агінаюць перашкоды і трапляюць у вобласць геаметрычнага ценю.

Дыфракцыя непарыўна звязана з з'явай інтэрферэнцыі. Таксама саму з'яву дыфракцыі часта трактуюць як выпадак інтэрферэнцыі абмежаваных ў прасторы хваляў (інтэрферэнцыі другасных хваляў). Агульнай уласцівасцю ўсіх з'яў дыфракцыі з'яўляецца залежнасць ступені яе праявы ад суадносін паміж даўжынёй хвалі λ і размерам шырыні хвалевага фронту d, альбо непразрыстага экрана на шляху яго распаўсюджвання, альбо неаднастайнасцяў структуры самой хвалі.

Паколькі ў большасці выпадкаў, якія маюць практычнае значэнне, гэта абмежаванне шырыні хвалевага фронту заўсёды мае месца, з'ява дыфракцыі суправаджае любы працэс распаўсюджвання хваляў.

Так, менавіта з'явай дыфракцыі задаецца мяжа адрознівальнай здольнасці любога аптычнага прыбора, які стварае выяву, якую немагчыма пераступіць пры зададзенай шырыні спектру выпраменьвання, які выкарыстоўваецца для пабудовы выявы.

У шэрагу выпадкаў, асабліва пры вырабе аптычных сістэм, адрознівальная здольнасць абмяжоўваецца ня дыфракцыяй, а аберацыямі, узрастаючымі пры павелічэнні дыяметра аб'ектыва. Адсюль адбываецца вядомая фатографам з'ява павелічэння да пэўных межаў якасці малюнка пры дыяфрагмаванне аб'ектыва.

Пры распаўсюджанні выпраменьвання ў аптычна неаднародных асяроддзях дыфракцыйныя эфекты прыметна выяўляюцца пры размерах неаднастайнасцяў, параўнальных з даўжынёй хвалі. Пры размерах неаднастайнасцяў, істотна перавышаюць даўжыню хвалі (на 3-4 парадку і больш), з'явай дыфракцыі, як правіла, можна занядбаць. У апошнім выпадку распаўсюджванне хваляў з высокай ступенню дакладнасці апісваецца законамі геаметрычнай оптыкі. З іншага боку, калі размер неаднастайнасцяў асяроддзя параўноўваецца з даўжынёй хвалі, у такім выпадку дыфракцыя праяўляе сябе ў выглядзе з'явы рассейвання хваляў.

Першапачаткова з'ява дыфракцыі трактавалася як агібанне хваляй перашкоды ці пранікненне хвалі ў вобласць геаметрычнай цені. З пункту гледжання сучаснай навукі вызначэнне дыфракцыі як агібання святлом перашкоды прызнаецца недастатковым (занадта вузкім) і не зусім адэкватным. Так, з дыфракцыяй звязваюць вельмі шырокі круг з'яў, якія ўзнікаюць пры распаўсюдзе хваляў (у выпадку учоту іх прасторавага абмежавання) у неаднародных асяроддзях.

Дыфракцыя хваляў можа выяўляцца:

  • у пераўтварэнні прасторавай будовы хваляў. У адных выпадках такое пераўтварэнне можна разглядаць як "агібанне" хвалямі перашкод, у іншых выпадках-як пашырэнне вугла распаўсюджвання хвалевых пучкоў або іх адхіленне ў пэўным кірунку;
  • у раскладанні хваляў па іх частотным спектры;
  • у змене фазавай будовы хваляў.

Найбольш добра вывучана дыфракцыя электрамагнітных (у прыватнасці аптычных) і гукавых хваляў, а таксама гравітацыйна-капілярных хваляў (хвалі на паверхні вадкасці).

ЛітаратураПравіць

Гл. таксамаПравіць