Светът на физиката и фотографията е повлиян от светлинно явление, известно като дифракция . Много професионални обективи за фотоапарати са проектирани да осигуряват отлична рязкост. Въпреки това, дори и с много високо качество, те не могат да избегнат това светлинно явление.
В тази статия ще ви разкажем каква е дифракцията на светлината и какви са нейните характеристики и значение.
Какво е дифракция на светлината
Когато светлинните вълни преминават през малки отвори и около препятствия или остри ръбове, възниква явление, наречено дифракция на светлината. Ако непрозрачен обект се постави между точков източник на светлина и екран, границата между засенчените и осветените области на екрана няма да бъде ясно определена. Можете да наблюдавате малки количества светлина, пречупващи се от някои от засенчените и осветените области, разсейвайки се към по-тъмните области.
Дифракцията на светлината е явление, което възниква, когато светлинните вълни преминават през тесен отвор. Когато това се случи, светлинните вълни се разпространяват и вече не се движат в лъч. Винаги, когато говорим за светлинна точка, трябва да разберем какво е светлинен лъч. Този лъч е просто поток от светлина, преминаващ през въздуха. В този случай, когато преминава през отвор, светлинните вълни се разпространяват, подобно на начина, по който работят фаровете на автомобила през нощта, защото самият отвор действа като нов източник на светлина.
Дифракцията на светлината се използва в камерите, за да прокара светлината през много малка дупка. Това се използва за избор на количеството светлина, което ще използваме, за да направим снимката.
ключови характеристики
Дифракцията на светлината предотвратява концентрирането на светлината в точно определена точка. Това явление води до нейното разсейване, образувайки т.нар. диск на Ейри. Този диск е просто представяне на деформацията на светлинния лъч и вълните, проектирани върху равнина. В случая на фотографията равнината е сензорът на камерата.
Дискът на Ейри е това, към което фотографите се стремят, за да постигнат баланс. Целта е да се заснеме изображение с малка дълбочина на рязкост, така че всичко да изглежда рязко. Благодарение на феномена дифракция на светлината, блендата на фотоапарата може да бъде затворена, за да се фокусира по-ефективно в снимката. Стига обаче до момент, в който затварянето на блендата води до обща загуба на рязкост. Следователно, разбирането как работи дифракцията на светлината е от решаващо значение за оптимизиране на снимките. За да проучите по-подробно тези явления, можете да се консултирате със статията за преливащи се облаци и цветовете в тях.
Това явление се използва и в рекламите, за да може да генерира визуализации, които привличат вниманието с невъоръжено око. Терминът дифракция идва от латинското diffractus, което означава, че се е счупил. Това се случва главно защото прашката е в състояние да заобиколи препятствие в своето разпространение, отдалечавайки се от поведението на праволинейните лъчи. Трябва да се има предвид, че основните ефекти на дифракцията на светлината редовно са малки.
Феноменът на разсейване може да се наблюдава с невъоръжено око, като държите два пръста на около десет сантиметра от окото си, създавайки много малко пространство между тях. Това е мястото, където можете да видите серия от тъмни и ярки линии. Тези линии са причинени предимно от така наречената конструктивна и деструктивна интерференция на светлината . Тази интерференция преминава около пръстите, създавайки този ефект.
Дифракция на светлината и принцип на Хюйгенс
Причината за случващото се при интерференцията не е съвсем очевидна. Ученият Кристиан Хюйгенс предлага обяснение за това явление. Обяснението се основава на електромагнитното излъчване и неговата динамика. Когато светлината напусне източника, от който се излъчва, тя се разширява, докато се разпространява. Разширяването ѝ става по права линия, сякаш покрива повърхността на непрекъснато разширяваща се сфера. Цялата площ на разширение на светлината се увеличава пропорционално на квадрата на разстоянието, което излъчването изминава.
Считаме, че електромагнитната енергия може да се разпространява от точков източник в плоски вълни. В този случай законът за обратните квадрати важи не само за източника на енергия, но и за всяка точка на плоска вълна. Следователно можем да кажем, че вълните се считат за непрекъснато създадени от всяка точка в равнината и разпространявани във всички посоки. Ако намалим площта, от която се излъчва светлината, повърхността, през която преминава светлинният лъч, също ще бъде намалена.
Този принцип на Хюйгенс е публикуван преди повече от 300 години и се предлага нов механизъм, който да познава разпространението на светлината, както го познаваме днес. По това време се смяташе, че светлината пътува като вълни във вид на фиктивна материя, наречена етер и се предполага, че тя запълва цялото пространство. Всяка частица етер, която вибрира, се разглежда като произход на нови вълни. Сферичните вълни, принадлежащи към първоначалната дифракция на светлината, произхождат от точков източник и са частично закрити от безкраен екран S.
Движението на светлинните вълни се определя от скорост в конуса, ограничен от отвора на екрана. Отворът е известен като повърхността, през която може да излиза светлината. Този принцип се използва за установяване на законите за отражение и пречупване на плоските вълни. Принципът на Хюйгенс е от значение за оптичната геометрия и е валиден за изключително малки дължини на вълните. Той обаче не може да се използва за обяснение на всички явления, свързани със светлинните вълни. Например, той не обяснява отклонението на светлинните лъчи по права линия, когато преминават през ръба на обект или през малки отвори.
Надявам се, че с тази информация можете да научите повече за дифракцията на светлината.