Dyfrakcja a rozpraszanie
Dyfrakcja i rozpraszanie to dwa bardzo ważne tematy omawiane w mechanice fal. Te dwa tematy mają ogromne znaczenie i są niezbędne do zrozumienia zachowania fal. Zasady te są szeroko stosowane w takich dziedzinach, jak spektrometria, optyka, akustyka, badania nad energią, a nawet projekty budowlane. W tym artykule omówimy, czym jest dyfrakcja i rozpraszanie, ich definicje, zastosowania rozpraszania i dyfrakcji, ich podobieństwa i wreszcie różnicę między dyfrakcją a rozpraszaniem.
Co to jest dyfrakcja?
Dyfrakcja to zjawisko obserwowane na falach. Dyfrakcja odnosi się do różnych zachowań fal, gdy napotykają przeszkodę. Zjawisko dyfrakcji jest opisywane jako pozorne uginanie się fal wokół małych przeszkód i rozprzestrzenianie się fal przez małe otwory. Można to łatwo zaobserwować za pomocą zbiornika do falowania lub podobnej konfiguracji. Fale generowane na wodzie można wykorzystać do badania skutków dyfrakcji, gdy obecny jest mały obiekt lub mały otwór. Wielkość dyfrakcji zależy od wielkości otworu (szczeliny) i długości fali fali. Aby można było zaobserwować dyfrakcję, szerokość szczeliny i długość fali fali muszą być tego samego rzędu lub prawie równe. Jeśli długość fali jest znacznie większa lub znacznie mniejsza niż szerokość szczeliny, nie powstaje dająca się zaobserwować dyfrakcja. Dyfrakcję światła przez małą szczelinę można uznać za dowód na falowy charakter światła. Niektóre z najbardziej znanych eksperymentów dyfrakcyjnych to eksperyment Younga na pojedynczej szczelinie i eksperyment Younga na podwójnej szczelinie. Siatka dyfrakcyjna jest jednym z najbardziej użytecznych produktów opartych na teorii dyfrakcji. Służy do uzyskiwania widm o wysokiej rozdzielczości.
Co to jest rozpraszanie?
Rozpraszanie to proces, w którym fale są odchylane z powodu pewnych anomalii w przestrzeni. Formy promieniowania, takie jak światło, dźwięk, a nawet małe cząsteczki mogą zostać rozproszone. Przyczyną rozpraszania może być cząstka, anomalia gęstości, a nawet anomalia powierzchniowa. Rozpraszanie można uznać za interakcję między dwiema cząstkami. Jest to bardzo ważne dla udowodnienia dualizmu falowo-cząsteczkowego światła. Na potrzeby tego dowodu przyjęto Efekt Comptona. Przyczyną niebieskiego nieba jest również rozproszenie. Wynika to ze zjawiska zwanego rozpraszaniem Rayleigha. Rozpraszanie Rayleigha powoduje, że niebieskie światło słoneczne jest rozpraszane bardziej niż inne długości fal. Z tego powodu kolor nieba jest niebieski. Inne formy rozpraszania to rozpraszanie Mie, rozpraszanie Brillouina, rozpraszanie Ramana i nieelastyczne rozpraszanie promieniowania rentgenowskiego.
Jaka jest różnica między rozpraszaniem a dyfrakcją?
• Dyfrakcja jest zjawiskiem obserwowanym tylko w falach, ale rozpraszanie jest zjawiskiem obserwowanym zarówno w falach, jak i w cząsteczkach.
• Dyfrakcja jest właściwością propagacji fal, natomiast rozpraszanie jest właściwością oddziaływań fal.
• Dyfrakcja może służyć jako dowód na falowy charakter światła. Niektóre formy rozpraszania (rozpraszanie Comptona) mogą być traktowane jako dowód na cząsteczkową naturę światła.
