Дыфракцыя святла: пытанні і адказы

Святло заўсёды быў загадкавы і прыцягальны для чалавека. Ён асацыяваўся з вышэйшымі сіламі. Святло дарыў жыццё - і людзі разумелі гэта з самых старажытных часоў. Таму доказ - культы крыніцы святла - Сонца. І таму ўсе з'явы, якія чалавек не мог растлумачыць на аснове тых ведаў, якія меліся, займалі яго надзвычай. Адно з такіх з'яў, якія уважлівы чалавек звычайна заўважае, - дыфракцыя святла. Што ж гэта такое?

Убачыць з'яву можна на свае вочы, калі прапусціць прамень святла праз вузкае адтуліну і паглядзець на пляма святла, якое прайшло праз яго. Мы ўбачым, што вакол мяжы - якія чаргуюцца цёмныя і светлыя палосы. Чаму мы бачым менавіта такую карціну?

Справа ў тым, што хвалі ў некаторых кропках вакол плямы ўзмацняюць адзін аднаго, а ў некаторых, наадварот, знаходзяцца ў противофазе, а таму гасяць адзін аднаго. Канкрэтныя геаметрычныя параметры атрыманай карціны залежаць ад даўжыні хвалі (таму для хваль чырвонага і зялёнага святла будзе розная карціна дыфракцыі) і дыяметра светлавога пучка. Ён становіцца з цыліндрычнага канічным. У гэтым і заключаецца дыфракцыя святла. А сама зьява ўзаемадзеяння хваляў называецца інтэрферэнцыі. Такую назву з'ява атрымала ў 19 стагоддзі. Інтэрферэнцыя і дыфракцыя святла - з'явы, якія часцей за ўсё апісваюцца ў падручніках фізікі.

У чым практычнае прымяненне гэтага фізічнага з'явы? Яго ўлічваюць пры стварэнні аптычных прыбораў (фотаапаратаў, мікраскопаў, тэлескопаў), бо ўсе яны маюць аб'ектыў, які сваёй аправай абмяжоўвае светлавы пучок.

Адрозніваюць дыфракцыю ў блізкай зоне (пункт, на якую падае канкрэтны прамень, блізкая да перашкоды). Гэтая з'ява носіць імя дыфракцыя Фрэнэля. А вось калі дыфракцыя адбываецца ў далёкай зоне (якія ўзаемадзейнічаюць прамяні амаль раўналежныя), то фізік яе назаве дыфракцыі Фраўнгофера. У яе ёсць цікавае ўласцівасць: калі адтуліна досыць вяліка, то дыфракцыя застанецца незаўважнай.

Таксама ў падручніку фізікі мы сутыкаемся з тэрмінам дыфракцыйная рашотка. Што гэта такое? Аптычны прыбор, які ўяўляе сабой празрыстую альбо якая адлюстроўвае пласцінку з нанесенымі паралельнымі штрыхамі. Калі праз яго праходзіць белы свет, можна ўбачыць падзел святла на спектр. Так, рашотка становіцца афарбаванай у колеры вясёлкі. Прызма дае толькі адзін спектр, а краты - некалькі. Ён не адзін, таму што святло драбніцца на пучкі, адукаваныя рознымі палосамі, а спектры тым даўжэй, чым больш кут адхіленні выпраменьвання ад першапачатковага напрамкі.

Аднак бо можна прапускаць праз краты не толькі белы свет. А яшчэ і святло, прапушчаны праз некаторы рэчыва. Такая працэдура называецца спектральны аналіз і дазваляе выявіць склад доследных узораў. Па тым, якія прамяні засталіся пасля прапускання праз дыфракцыйную краты, можна выявіць, з чым даследчык мае справу.

Ды і вы таксама бачылі дыфракцыйную краты, дакладна, бачылі. Сумняваецеся? Гэта было, калі вы ў апошні раз трымалі ў руках дыск для кампутара. А ён прыгожа гуляў ўсімі колерамі вясёлкі. Вы назіралі, самі таго не ўсведамляючы, з'ява дыфракцыі святла. Вобласці на дыску, на якіх запісаны дадзеныя, маюць мікраскапічнага памеру бугорочки (таму дыск так адчувальны да пашкоджанняў), а запіс вырабляецца па крузе, таму паверхня лазернага дыска - суцэльная дыфракцыйная рашотка.

Аднак разгледзім з'ява дыфракцыі больш пільна. І высветлім, што сабой уяўляе дыфракцыя святла, калі тлумачыць простай мовай. Такім чынам, калі прамяні сустрэнуцца з непранікальным перашкодай, то прамяні, якія праходзяць побач з самім гэтым краем, не ідуць прама, хвалі быццам бы абгінаюць перашкода, якія ім сустрэлася на шляху. Дзякуючы гэтаму працэсу хваля здольная цалкам абгінаць аб'екты, якія не больш яе даўжыні.

Поспехаў у вывучэнні фізікі!