Ohatra amin'ny olana momba ny difraksion'ny hazavana
Ny difraksion'ny hazavana dia trangan-javatra mitranga rehefa mandalo amin'ny lavaka tery na manodidina ny sakana ny onjan'ny hazavana ary miparitaka any ivelany. Io trangan-javatra io dia manome porofo fa manana toetra onja ny hazavana ary foto-kevitra manan-danja amin'ny fizika. Ato amin'ity lahatsoratra ity, dia hiresaka momba ireo ohatra mahazatra amin'ny olana momba ny difraksion'ny hazavana isika, miaraka amin'ny fifanakalozan-kevitra sy fanazavana.
Pendahuan
Ny mpahay siansa italiana Francesco Maria Grimaldi no voalohany nilaza ny diffraction tamin'ny taonjato faha-17. Mitranga ny diffraction rehefa manova ny lalana iparitahany ny onjan-pahazavana rehefa mandalo fisokafana na sakana izy ireo. Izany dia miteraka lamina fitsabahana mampiavaka ny diffraction. Amin'ny ankapobeny, ny diffraction dia hita maso indrindra rehefa mitovy amin'ny haben'ny fisokafana na sakana izay andalovany ny halavan'ny onjam-pahazavana.
Azo hazavaina amin'ny alalan'ny modely ara-batana roa ny trangan-javatra momba ny difraksiona: ny Modely Onja sy ny Modely Optika Jeometrika. Mba hikajiana sy haminavina ny lamina difraksiona hazavana, ny fampitoviana difraksiona novolavolain'i Augustin-Jean Fresnel sy Joseph von Fraunhofer no ampiasaina matetika.
Hevitra fototra momba ny Diffraction
Alohan'ny hiresahana ohatra amin'ny olana, zava-dehibe ny mahatakatra ny foto-kevitra fototra sasany amin'ny difraksion'ny hazavana:
1. Tapaka Tokana sy Roa Sosona: Ny lamina difraksiona tsotra indrindra dia azo jerena rehefa mandalo amin'ny tapaka tokana na roa sosona ny hazavana. Ny lamina vokatr'izany dia andiana tarika mazava sy maizina eo amin'ny efijery fandinihana.
2. Tsipika Fifandirana: Ny tsipika mazava sy maizina eo amin'ny efijery dia vokatry ny fifandirana eo amin'ny onjan-pahazavana voavily. Ny tsipika mazava dia antsoina hoe tsipika fifandirana manorina, raha toa kosa ny tsipika maizina dia vokatry ny fifandirana manimba.
3. Halavan'ny onjam-pahazavana: Ny halavan'ny onjam-pahazavana ampiasaina dia misy fiantraikany lehibe amin'ny lamina difraksiona vokarina. Ny hazavana manana halavan'ny onjam-pahazavana lava kokoa dia hamokatra lamina difraksiona mivelatra kokoa.
4. Zoro Difraksiona: Azo faritana amin'ny alalan'ny fitsipiky ny trigonometria sy ny halavan'ny onjam-pahazavana ampiasaina ny zoro iparitahan'ny hazavana.
Ohatra amin'ny olana momba ny difraksion'ny hazavana
Andeha isika hiresaka momba ny olana sasany izay matetika hita amin'ny fandalinana ny difraksion'ny hazavana.
Ohatra Fanontaniana 1: Difraksiona tokana
Fanontaniana: Misy taratra laser manana halavan'ny onjam-peo 600 nm mandalo amin'ny lavaka tokana 0,2 mm ny sakany. Kajy ny zoro diffraction θ ho an'ny filaharana voalohany (m=1).
Dinika: Raha ny amin'ny difraksiona tokana, dia azontsika ampiasaina ity fampitoviana difraksiona manaraka ity:
\[ a \sin \theta = m\lambda \]
aiza:
– \( a \) dia ny sakanyn'ny elanelana,
– \( \theta \) dia ny zoro difraksiona,
– \( \lambda \) no halavan'ny onjam-pahazavana,
– \( m \) no filaharan'ny difraksiona.
Nomena:
– \( \lambda = 600 \) nm = \( \600 \x 10^{-9} \) m,
– \( a = 0.2 \) mm = \( 0.2 \x 10^{-3} \) m,
– \( m = 1 \).
Soloy ao amin'ny fampitoviana ireo soatoavina,
\[ 0.2 \times 10^{-3} \sin \theta = 1 \times 600 \times 10^{-9} \]
Mamaha ny \( \sin \theta \),
\[ \sin \theta = \frac{600 \times 10^{-9}}{0.2 \times 10^{-3}} \]
Kajy \( \sin \theta \),
\[ \sin \theta = 0.003 \]
Mampiasa kajy mba hahazoana ny zoro \( \theta \),
degre \( \theta \eo amin'ny 0.172 \) eo ho eo.
Noho izany, ny zoro diffraction ho an'ny filaharana voalohany dia eo amin'ny 0.172 degre eo ho eo.
Ohatra Fanontaniana 2: Difraksiona roa sosona
Fanontaniana: Ny hazavana manana halavan'ny onjam-peo 500 nm dia mandalo amin'ny lavaka roa sosona izay misy elanelana 0,1 mm eo anelanelan'ireo lavaka ireo. Kajy ny toerana misy ny tsipika mamirapiratra faharoa eo amin'ny efijery izay 2 metatra miala ny lavaka.
Dinika: Mampiasa ny fampitoviana difraksiona roa sosona:
\[ d \sin \theta = m\lambda \]
aiza:
– \( d \) dia ny elanelana misy eo amin'ny elanelana roa,
– \( \lambda \) no halavan'ny onjam-pahazavana,
– \( m \) no filaharan'ny difraksiona.
Mba hahitana ny toerana eo amin'ny efijery (\( y \)) an'ny \( \theta \), dia mampiasa ireto manaraka ireto isika:
\[ y = L \tan \theta \]
Ho an'ny \( \theta \) kely, ny \( \tan \theta \approx \sin \theta \), ary ny \( L \) dia ny elanelan'ny efijery amin'ny lavaka.
Nomena:
– \( \lambda = 500 x 10^{-9} \) m,
– \( d = 0.1 x 10^{-3} \) m,
– \( L = 2 \) m,
– \( m = 2 \).
Soloy ao amin'ny fampitoviana ireo soatoavina,
\[ 0.1 \times 10^{-3} \sin \theta = 2 \times 500 \times 10^{-9} \]
Mamaha ny \( \sin \theta \),
\[ \sin \theta = \frac{1000 \times 10^{-9}}{0.1 \times 10^{-3}} \]
Kajy \( \sin \theta \),
\[ \sin \theta = 0.01 \]
Eritrereto hoe \( \sin \theta = \tan \theta \) ho an'ny halavirana somary lavitra, ary soloo ao amin'ny fampitoviana toerana,
\[ y = 2 x 0.01 = 0.02 \] m na 20 mm.
Noho izany, ny toerana misy ny tsipika mamirapiratra faharoa eo amin'ny efijery dia 20 mm miala ny afovoan'ny efijery.
Penutup
Ny difraksion'ny hazavana dia lohahevitra iray mampiseho fa ny hazavana dia mitondra tena toy ny onja. Ity trangan-javatra ity dia manome fampiharana manan-danja amin'ny sehatra siantifika isan-karazany, indrindra ny optika sy ny spectroscopy. Ny fahatakarana ny difraksion'ny hazavana dia tsy mifototra amin'ny teoria fotsiny ihany fa amin'ny alàlan'ny famahana olana azo ampiharina isan-karazany izay afaka manampy amin'ny fahatakarana lalindalina kokoa ny toetran'ny onja amin'ny hazavana.
Miaraka amin'ny fandrosoana ara-teknolojia amin'ny fandinihana sy fahatakarana ny toetran'ny hazavana, ny trangan-javatra momba ny diffraction dia mbola ampiasaina amin'ny karazana fikarohana sy fampiharana ara-teknolojia vaovao isan-karazany, manomboka amin'ny teleskaopy ka hatramin'ny fitaovana fandrefesana avo lenta. Noho izany, ny fandalinana ny diffraction dia tsy vitan'ny hoe mahaliana amin'ny akademika fa misy fiantraikany azo ampiharina amin'ny fiainana andavanandro sy ny fivoaran'ny teknolojia ihany koa.
