Häiriö ja diffraktio ovat läheisesti toisiinsa liittyviä käsitteitä, mutta ne ovat pohjimmiltaan kahta erityyppistä aaltoa, jotka ovat peräisin eri lähteistä. Kun kaksi aaltoa eri alkupisteistä kohtaavat, kaksi erillistä aallonpituutta yhdistyvät yhdeksi aalloksi. Tämä tunnetaan interferenssiaallona.
Kun aalto saavuttaa aukon tai esteen, se vaikuttaa aallon kulkusuuntaan, ja tuloksena oleva aalto tunnetaan diffraktioaallona. On tärkeää huomata, että häiriöaaltoja syntyy todella vain silloin, kun aaltolähteitä on yksi tai kaksi, kun niitä on kolme tai enemmän, tuloksena on lähes aina diffraktioaaltoja.
Häiriö vs diffraktio
The Ero häiriön ja diffraktion välillä on niiden aaltojen ulkonäkö. Häiriöitä syntyy, kun valoaallot yhdistyvät kahden eri lähtökohdan kautta. Diffraktio taas ilmenee alisteisten aallonpituuksien superpositiosta johtuen. Häiriön reunan intensiteetti on aina samanlainen. Ja päinvastoin diffraktiolla on parittomat reunat.
Interferenssin ja diffraktion vertailutaulukko (taulukkomuodossa)
| Vertailuparametri | Häiriö | Diffraktio |
|---|---|---|
| Lähdepisteiden määrä | Kaksi erillistä kohtaa | Kolme tai enemmän |
| Aallon huipun intensiteetti | Kaikki huiput yhtä suuret | Vaihteleva |
| Hapsun leveys | Yhtä suuri | Epätasainen |
| Aallonpohjan intensiteetti | Ei yhtään mitään | Tuntematon ja vaihteleva |
| Ensisijainen tai toissijainen aalto | Aina ensisijaisesta lähteestä | Muokattu ensisijaisesta aallosta |
Mikä on häiriö?
Häiriöitä syntyy, kun kaksi kahdesta erillisestä pisteestä lähtevää aaltoa ovat vuorovaikutuksessa toistensa kanssa ja yhdistyvät muodostaen kokonaan erilaisen aaltomuodon.
Kahden aallon, joiden huiput ja pohjat ovat täydellisesti linjassa, sanotaan olevan "vaiheessa", ja aaltojen amplitudi yksinkertaisesti lasketaan yhteen tuloksena olevan aaltomuodon luomiseksi.
Kun kahden aallon harjat lasketaan yhteen, tämä tunnetaan konstruktiivisena häiriönä, ja tuloksena olevan aaltomuodon amplitudi on alkuperäisten aaltojen harjojen amplitudien summa.
Kun aallot eivät ole tahdissa ja harjat ja pohjat menevät päällekkäin, niiden sanotaan olevan "epävaiheessa".
Jos aallot ovat täysin eri tahdissa, eli sadankahdeksankymmenen asteen päässä toisistaan ja vastakkaisten aaltojen huipun ja pohjan amplitudit ovat yhtä suuret, ne kumoavat toisensa niin sanotussa tuhoisassa häiriössä.
Jos ajattelet tätä siinä yhteydessä, kun yrität siirtää suurta huonekalua.
Jos kaksi ihmistä työntäisivät samasta päästä, tämä on rakentavaa häirintää, koska se aiheuttaisi enemmän voimaa kuin yksi henkilö, mutta jos kaksi ihmistä työntäisivät vastakkaisista päistä, huonekalut pysyisivät paikallaan, aivan kuten ei aaltoa. amplitudi tuhoisilla häiriöillä.
Valoaaltojen yhteydessä on myös tärkeää huomata, että häiriöaalto näyttää tasaisen ja tasaisen leveän vaaleiden ja tummien alueiden välillä, kun se heijastetaan näytölle.
Mikä on diffraktio?
Fysiikassa diffraktiolla tarkoitetaan sitä, kun aallot taipuvat pienten esteiden, kuten nurkan takana kulkevien ääniaaltojen, ympärille tai kun aallot leviävät pienen aukon läpi kulkiessaan.
Toissijaiset aaltomuodot, jotka syntyvät esteen ohituksen jälkeen, ovat erilaisia kuin alkuperäiset, ja niissä voi olla monia erilaisia ja vaihtelevia vaiheita ja amplitudeja.
Diffraktiota tapahtuu vain merkittävällä tasolla, kun raon koko on verrattavissa aallonpituuteen, ja koska useimmat aallonpituudet ovat hyvin pieniä, mitä pienempi rako, sitä selvempi diffraktio.
Voit kuvitella tämän kuvittelemalla, että valtamerestä tulevat aallot tulevat rantaan kapeaan kiviseen aukkoon. Vertaa sitä sitten suuhun tai venesatamaan tulevaan turvotusaaltoon.
Esimerkissä aalloista, jotka kulkevat kapean aukon läpi, näet pyöristetyn aaltomuodon leijuvan vesistöihin aukon toisella puolella, eri muodon kuin tasainen aaltomuoto, joka alun perin tuli aukkoon.
Tätä voidaan verrata venesatamaan, jossa meillä voi olla suurempia vesistöjä siirtymässä valtamerestä venesatamaan, mutta aukon koko tarkoittaa sitä, että syntyneet diffraktioaallot eivät juurikaan häiritse venesataman sisällä olevaa vettä.
Diffraktioaaltoja ei esiinny, kun hiukkaset kulkevat rakojen läpi tai kohteen ympärillä, vaan ne jatkavat alkuperäisellä liikeradallaan muuttumattomina ulkoisten olosuhteiden vaikutuksesta.
Diffraktioaaloilla on myös useita erilaisia huippuintensiteettejä, koska monet ja erilaiset aaltomuodot ovat vuorovaikutuksessa, sekä useista lähdepisteistä (yli kolme), joiden on oltava läsnä diffraktioaallon johtamiseksi.
Yksi mielenkiintoinen ilmiö on, että jos diffraktioaalto kulkee kahden erillisen raon läpi, näemme häiriökuvion toisella puolella, koska kaksi aukkoa toimivat kahtena uutena lähdepisteenä.
Tärkeimmät erot häiriön ja diffraktion välillä
- Häiriöaallot syntyvät kahden erillisen lähdepisteen yhdistämisestä, kun taas diffraktioaallot ovat peräisin kolmesta tai useammasta.
- Interferenssiaallon kärkien intensiteetit ovat tasaiset ja yhtä suuret, mutta diffraktioaallon intensiteetit ovat vaihtelevia ja epätasaisia, koska ne ovat useiden eri aaltojen summa.
- Häiriöaaltossa myös hapsun leveys on yhtä suuri, kun taas diffraktioaaltojen kohdalla voimme nähdä epäjohdonmukaisia hapsunleveyksiä.
- Häiriöaallon pohja on aina nolla, kun taas diffraktioaallon aallonpohja voi olla mikä tahansa määrä mahdollisuuksia useiden yhdistävien aaltojen vuoksi.
- Häiriöaallot ovat peräisin myös aallon ensisijaisesta lähteestä tai syystä, kuten vesialtaaseen heitetystä kivestä, kun taas diffraktioaallot syntyvät toissijaisina aaltoina sen jälkeen, kun primääri on kulkenut aukon tai esineen läpi.
Johtopäätös
Suurin ero näiden kahden aaltotyypin välillä on tavassa, jolla ne molemmat muodostetaan. Häiriöaallot johdetaan alkuperäisestä aaltolähteestä, kun taas diffraktioaallot ovat toissijaisia aaltoja, jotka ilmaantuvat aallon vuorovaikutuksessa esteen kanssa.
Havaittaessa interferenssi- ja diffraktioaaltojen vuorovaikutusta toistensa kanssa meillä on työkalu, jonka avulla voimme ymmärtää paremmin universumimme sääntöjä, myös kvanttifysiikassa kaksoisrako-kokeella.
- https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.74.3600
- https://cds.cern.ch/record/396122/files/0521642221_TOC.pdf
- https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/1999OptEn..38.1051D/abstract
