Fysikkens og fotografiets verden er påvirket af et lysfænomen kendt som diffraktion . Mange professionelle kameralinser er designet til at give fremragende skarphed. Men selv med meget høj kvalitet kan de ikke undgå dette lysfænomen.
I denne artikel vil vi fortælle dig, hvad der er diffraktion af lys, og hvad er dets egenskaber og betydning.
Hvad er diffraktion af lys
Når lysbølger passerer gennem små åbninger og rundt om forhindringer eller skarpe kanter, opstår der et fænomen kaldet lysdiffraktion. Hvis et uigennemsigtigt objekt placeres mellem en punktlyskilde og en skærm, vil grænsen mellem de skyggefulde og oplyste områder på skærmen ikke være klart defineret. Man kan observere små mængder lys, der brydes fra nogle af de skyggefulde og oplyste områder og spredes mod de mørkere områder.
Lysdiffraktion er et fænomen, der opstår, når lysbølger passerer gennem en smal åbning. Når dette sker, spredes lysbølgerne ud og bevæger sig ikke længere i en stråle. Når vi taler om et lyspunkt, er vi nødt til at forstå, hvad en lysstråle er. Denne stråle er simpelthen en lysstrøm, der passerer gennem luften. I dette tilfælde, når den passerer gennem en åbning, spredes lysbølgerne ud, ligesom billygter fungerer om natten, fordi selve åbningen fungerer som den nye lyskilde.
Diffraktion af lys bruges i kameraer til at tvinge lys gennem et meget lille hul. Dette bruges til at vælge den mængde lys, som vi bruger til at tage fotografiet.
Vigtigste funktioner
Lysdiffraktion forhindrer lys i at koncentrere sig på et præcist punkt. Dette fænomen får det til at spredes og danne det, der er kendt som en luftig disk. Denne disk er simpelthen en repræsentation af deformationen af lysstrålen og bølgerne, der projiceres på et plan. I tilfælde af fotografering er planet kameraets sensor.
Den luftige disk er, hvad fotografer stræber efter for at opnå balance. Målet er at fange et billede med en lav dybdeskarphed, så alt fremstår skarpt. Takket være fænomenet lysdiffraktion kan kameraets blænde lukkes for at fokusere mere effektivt i et fotografi. Der kommer dog et punkt, hvor lukning af blænden resulterer i et generelt tab af skarphed. Derfor er det afgørende at forstå, hvordan lysdiffraktion fungerer, for at optimere fotografier. For at udforske disse fænomener yderligere kan du også læse artiklen om iriserende skyer og farverne i dem.
Dette fænomen bruges også i reklamer for at kunne generere visualiseringer, der gør opmærksom på det blotte øje. Udtrykket diffraktion kommer fra det latinske diffractus, hvilket betyder har brudt. Det sker hovedsageligt fordi et sejl er i stand til at gå omkring en hindring i dets formering og bevæger sig væk fra opførelsen af retlinede stråler. Det skal huskes, at hovedeffekterne af lysdiffraktion regelmæssigt er små.
Fænomenet distraktion kan observeres med det blotte øje ved at holde to fingre cirka ti centimeter fra øjet, hvilket skaber et meget lille mellemrum mellem dem. Det er her, du kan se en række mørke og lyse linjer. Disse linjer er primært forårsaget af det, der er kendt som konstruktiv og destruktiv lysinterferens . Denne interferens passerer rundt om fingrene og producerer denne effekt.
Diffraktion af lys og Huygens-princippet
Årsagen til, hvad der sker med interferens, er ikke helt indlysende. Videnskabsmanden Christiaan Huygens gav en forklaring på dette fænomen. Forklaringen er baseret på elektromagnetisk stråling og dens dynamik. Når lys forlader den kilde, det udsendes fra, udvider det sig undervejs. Dets udvidelse sker i en lige linje, som om det dækker overfladen af en kontinuerligt ekspanderende kugle. Hele lysets udvidelsesareal øges proportionalt med kvadratet af den afstand, strålingen tilbagelægger.
Vi antager, at elektromagnetisk energi kan udbrede sig fra en punktkilde i planbølger. I dette tilfælde gælder den inverse kvadratlov ikke kun for energikilden, men også for ethvert punkt på en planbølge. Derfor kan vi sige, at bølgerne betragtes som kontinuerligt skabt fra ethvert punkt i planet og udbredt i alle retninger. Hvis vi reducerer det område, hvorfra lyset udsendes, vil det overfladeareal, hvorigennem lysstrålen bevæger sig, også blive reduceret.
Dette Huygens-princip blev offentliggjort for mere end 300 år siden, og der foreslås en ny mekanisme til at kende udbredelsen af lys, som vi kender det i dag. På dette tidspunkt blev det anset for, at lys rejste som bølger i en slags fiktiv sag kaldet ether, og det antages, at det fyldte hele rummet. Hver æterpartikel, der vibrerer, blev set som oprindelsen til nye bølger. De sfæriske bølger, der hører til den indledende lysdiffraktion, stammer fra en punktkilde og tilsløres delvist af en uendelig skærm S.
Lysbølgers bevægelse er defineret af en hastighed inden for keglen, der er afgrænset af skærmens åbning. Åbningen er kendt som den overflade, hvorigennem lys kan komme ud. Dette princip bruges til at fastlægge lovene for refleksion og brydning for plane bølger. Huygens' princip er relevant for optisk geometri og gælder for ekstremt små bølgelængder. Det kan dog ikke bruges til at forklare alle fænomener relateret til lysbølger. For eksempel forklarer det ikke lysstrålers afvigelse i en lige linje, når de passerer gennem kanten af et objekt eller gennem små åbninger.
Jeg håber, at du med disse oplysninger kan lære mere om diffraktion af lys.