Qu'est-ce que la diffraction de Fraunhofer?
* diffraction est la flexion des vagues car ils passent autour des obstacles ou par des ouvertures.
* diffraction de Fraunhofer est un type spécifique de diffraction où la source de lumière et l'écran d'observation sont très loin de l'objet diffractant (la fente unique dans ce cas). Cela signifie que les ondes lumineuses sont essentiellement parallèles lorsqu'ils traversent la fente.
Configuration unique de la fente
Imaginez une fente unique et étroite illuminée par un faisceau parallèle de lumière monochromatique (lumière d'une seule couleur, comme un laser).
comment cela fonctionne
1. Principe de Huygens: Chaque point du front d'onde passant par la fente agit comme une source secondaire d'ondes sphériques. Ces ondelettes s'étendent dans toutes les directions.
2. Interférence: À mesure que ces ondelettes se propagent, elles interfèrent les unes avec les autres. À certains moments de l'écran, les vagues arrivent en phase (les crêtes rencontrent les crêtes) entraînant une interférence constructive (points lumineux). À d'autres moments, les vagues arrivent en déphasée (les crêtes rencontrent des creux) conduisant à des interférences destructrices (taches sombres).
Le modèle de diffraction
Le résultat sur l'écran est une série de bandes brillantes et sombres appelées franges d'interférence.
* maximum central: La bande la plus brillante est au centre, directement en face de la fente. C'est plus large que les autres bandes brillantes.
* minima sombre: Des bandes sombres se produisent là où les vagues de différentes parties de la fente interfèrent destructive.
* Maxima secondaire: Des bandes moins brillantes (maxima secondaires) apparaissent entre les minima sombres. Ceux-ci sont moins intenses que le maximum central.
Facteurs affectant le modèle
* Largeur de fente: Une fente plus étroite produit un schéma de diffraction plus large.
* longueur d'onde de la lumière: Les longueurs d'onde plus courtes (lumière bleue) créent des franges plus étroitement espacées. Des longueurs d'onde plus longues (lumière rouge) créent un espacement plus large.
Équations clés
* Position des minima sombres: Les positions des minima sombres sont données par:* sin θ =mλ / a *, où:
* θ est l'angle du centre du motif au MTH Minimum sombre.
* λ est la longueur d'onde de la lumière.
* A est la largeur de la fente.
* M est un entier (1, 2, 3, ...) représentant l'ordre du minimum noir.
Applications
* Comprendre la nature des vagues de la lumière: La diffraction de Fraunhofer démontre la nature des vagues de la lumière et fournit des preuves du principe de Huygens.
* spectroscopie: Les réseaux de diffraction (tranches multiples) sont utilisés dans la spectroscopie pour séparer la lumière en longueurs d'onde de composants.
* Instruments optiques: Les effets de diffraction sont pris en compte dans la conception des télescopes, des microscopes et d'autres instruments optiques.
en résumé
La diffraction de Fraunhofer à travers une seule fente crée un motif caractéristique de franges vives et sombres. Ce modèle est le résultat direct de la nature d'onde de la lumière et est influencé par la largeur de la fente et la longueur d'onde de la lumière. C'est un concept fondamental en optique avec des applications dans divers domaines scientifiques et technologiques.
