Difrakcija

Difrakcija

Difrakcija (nuo lot. „diffringere“, „skaidyti į dalis“, „sklaidyti“) – bet koks nuokrypis nuo bangų tiesaeigio sklidimo, nepaaiškinamas bangos atspindžiu arba lūžiu. Optikoje difrakcijos sąvoka yra susieta su banginėmis šviesos savybėmis ir nėra paaiškinama dalelinės šviesos teorijos rėmuose. Klasikiniuose difrakcijos eksperimentuose buvo naudojami įvairių formų plyšiai ir šviesos difrakcija vis stipriau pasireikšdavo plyšio matmenims artėjant prie šviesos bangos ilgio. Tuomet šviesa, sklisdama pro plyšį, nukrypdavo nuo tiesaus kelio, o klasikinio šešėlio sritis buvo tuo mažesnė, kuo plyšio matmuo buvo artimesnis bangos ilgiui. Analogiškai buvo stebėta šviesos difrakcija ties kliūtimi. Kuo artimesni kliūties matmenys šviesos bangos ilgiui, tuo mažesnė klasikinio šešėlio sritis už kliūties. Difrakcija buvo paaiškinta Hiugenso ir Frenelio principo pagalba. Šviesos bangos paviršius kiekvienu laiko momentu yra ne paprasta antrinių bangų gaubtinė, o tų bangų interferencijos rezultatas.

Šviesos difrakcijai vykti nėra būtinos bangos ilgio matmenų kliūtys arba plyšiai. Koherentinių šviesos šaltinių, tokių kaip lazeris, spinduliuojama šviesa difraguoja savaime. Lazerio spinduliuotei yra būdinga sudėtinga erdvinė sandara, priklausanti nuo lazerinio rezonatoriaus simetrijos bei lazerinės generacijos sąlygų. Lazeris su skirtingais lazerinio rezonatoriaus išvadiniais veidrodžiais be lazeriniu kaupinimu spinduliuoja skirtingas lazerinės spinduliuotės skersinės modas. Žemiausios eilės moda – Gauso pluoštas – yra lengviausiai sužadinama lazerio moda, turintį platų taikymą. Esminė Gauso pluošto savybė yra tą, kad jos neįmanoma sufokusuoti iki matmenų mažesnių negu bangos ilgis. Dėl šios priežasties šiuolaikinėje optikoje Gauso pluoštas ir kitos lazerinio rezonatoriaus modos yra vadinami difraguojančiais spinduliais. Difrakcija yra svarbi optinių laikmenų teorijoje, kadangi ji riboja CD/ DVD arba Blu-ray Disc lazerio mažiausios dėmės matmenis, o tuo pačiu ir įrašomos informacijos kiekį. Difrakcija yra svarbi litografijoje, kadangi gaminant mikroschemų ir procesorių takelius ji riboja mažiausią pasiekiamą takelio dydį.

Regimosios šviesos bangos ilgis yra labai mažas lyginant su žmogaus akies lastelėmis, todėl jos spinduliai nukrypsta nuo tiesaus sklidimo kelio kasdien sutinkamose situacijose labai mažu kampu. Tiesiaeigio šviesos sklidimo ir kiti geometrinės optikos dėsniai pakankamai tikslūs tiktai tada, kai šviesos sklidimo kelyje esančių kliūčių matmenys yra daug didesni už šviesos bangos ilgį.

Difragavusios pro stačiakampį plyšį šviesos intensyvumas ekrane
Spalvos matomos voro tinkle yra dalinai sąlygotos difrakcijos, anot kai kurių tyrimų. [1]

Difrakcijos pavyzdžiai kasdieniame gyvenime

Difrakcijai pasireikšti yra būtini koherentiniai šviesos šaltiniai. Paprastai gamtoje retai pasitaiko situacijos, kuomet šviesos šaltinį galima vadinti koherentiniu. Tačiau Saulės šviesa savo kelyje sutikusi mažas kliūtis (vandens lašus, ledo kristalus) gali būti apytiksliai laikoma koherentinė. Kuomet šviesa susiduria ypač smulkiais vandens lašais, atmosferoje yra stebimi šviesos difrakcijos sąlygoti reiškiniai – vainikai ir rūko lankai. Vainikai yra stebimi danguje kaip spalvoti ratilai, susidarantys aplink įvairius dangaus skliaute esančių šviesos šaltinius – Saulę, Mėnulį, planetas, žvaigždes ir net debesis. Rūko lankas yra giminingas vaivorykštėms, kadangi šio efekto priežastis yra taip pat vandens lašai, bet spalvų išsidėstymas rūko lanke žymiai skiriasi nuo spalvų išsidėstymo vaivorykštėje dėl fizikinių reiškinių skirtumų. Dar vienas difrakcijos pavyzdys yra gamtoje sutinkamos difrakcinės gardelės – vorų tinklai, vabzdžių sparnai.

Atsiradus koherentiniams šviesos šaltiniams, difrakcija yra sutinkama dažniau. Paprasčiausias difrakcijos pavyzdys yra nuo optinių informacinių laikmenų atspindėjusi šviesa – CD arba DVD disko paviršiuje tvarkingai įrašyti informacijos bitai elgiasi kaip difrakcinė gardelė. Hologramos, klijuojamos ant kreditinių kortelių, taip pat yra difrakcinės gardelės pavyzdžiai. Telefono arba monitoriaus LCD matrica išjungtoje būsenoje elgiasi kaip difrakcinė gardelė – taip yra dėl skystųjų kristalų molekulių tvarkingo išsidėstymo.

Difrakcija yra būdinga bet kokioms bangoms. Vandenyno bangos difraguoja nuo paviršiuje esančių kliūčių bei plyšių. Garso bangos taip pat difraguoja nuo dujose esančių objektų.

Kitos kalbos
العربية: حيود
беларуская: Дыфракцыя
български: Дифракция
বাংলা: অপবর্তন
català: Difracció
čeština: Difrakce
Cymraeg: Diffreithiant
Ελληνικά: Περίθλαση
English: Diffraction
Esperanto: Difrakto
فارسی: پراش
suomi: Diffraktio
français: Diffraction
Gaeilge: Díraonadh
galego: Difracción
עברית: עקיפה
हिन्दी: विवर्तन
hrvatski: Ogib
Kreyòl ayisyen: Difraksyon
magyar: Diffrakció
Հայերեն: Դիֆրակցիա
Bahasa Indonesia: Difraksi
italiano: Diffrazione
日本語: 回折
қазақша: Дифракция
한국어: 회절
Кыргызча: Дифракция
latviešu: Difrakcija
മലയാളം: വിഭംഗനം
монгол: Дифракц
मराठी: विवर्तन
Nederlands: Diffractie
norsk nynorsk: Diffraksjon
ਪੰਜਾਬੀ: ਵਿਵਰਤਨ
polski: Dyfrakcja
Piemontèis: Difrassion
português: Difração
română: Difracție
русский: Дифракция
sicilianu: Diffrazzioni
srpskohrvatski / српскохрватски: Difrakcija
සිංහල: විවර්තනය
Simple English: Diffraction
slovenčina: Difrakcia
slovenščina: Uklon
chiShona: Bvurunuro
српски / srpski: Дифракција
Basa Sunda: Difraksi
svenska: Diffraktion
తెలుగు: వివర్తనం
Türkçe: Kırınım
українська: Дифракція
اردو: انکسار
Tiếng Việt: Nhiễu xạ
中文: 衍射