Difrakce světla

  

Obrázek 2: Ukázka difrakčního obrazce koherentního laserového záření z He-Ne laseru.

Projevem vlnových vlastností světla je také difrakce neboli ohyb světla. V jejím důsledku se světlo nešíří přímočaře, ale i do oblasti geometrického stínu, vzniklého za překážkami. Pokud je světlo koherentní, pozorujeme ohybový (difrakční) obrazec jako výsledek interference vlnění přicházejících z různých směrů, a tedy s různými dráhovými rozdíly. Kdyby se světlo šířilo jen paprskově, byl by difrakční obrazec pouze geometrický stín clony s příslušným otvorem (aperturou). Díky vlnovému charakteru světla se ale difrakční obrazec liší od stínu clonky, a to zvláště v závislosti na vzdálenosti mezi aperturou a rovinou pozorování, na rozměrech apertury a na vlnové délce světla.

Existují různé teorie difrakce, nejjednodušší předpokládá, že dopadající světelná vlna není ovlivněna uvnitř otvoru (prochází beze změn), a naopak vůbec neprojde (je nulová) za neprůsvitnou částí stínítka. Vlny v určité vzdálenosti od stínítka se potom určí pomocí zákonitostí šíření světla ve volném prostoru. Podle charakteru tohoto šíření (tj. podle vzdálenosti stínítka) rozlišujeme difrakci Fraunhoferovu a Fresnelovu. Fraunhoferova difrakce probíhá pro dostatečně velké vzdálenosti mezi clonkou a rovinou pozorování. Například pro štěrbinu o velikosti cca 2.5 cm, a pro vlnovou délku $\lambda=600$ nm (červené světlo), musí pro vzdálenost z, na které již lze hovořit o Fraunhoferově difrakci platit $z \gg 1 600$ metrů. Fraunhoferovy difrakční obrazce lze ovšem pozorovat na vzdálenostech mnohem menších, např. při použití spojné čočky, která bude difraktované záření kolimovat.

Rozhodnotí, který typ difrakce světla probíhá, se v praxi často charakterizuje pomocí podmínky, aby tzv. emphFresnelovo číslo bylo buď mnohem menší než 1 (Fraunhoferova difrakce) nebo srovnatelné s 1 (Fresnelova difrakce). Fresnelovo číslo je přitom definováno jako $N_F = b^2/(\lambda d)$, kde b je maximální rozměr apertury, a d je vzdálenost mezi clonou a rovinou pozorování. Pokud podmínka $N_F \ll 1$ splněna není (pro blízké vzdálenosti pozorovací roviny od štěrbiny), světlo se ohýbá složitějším způsobem podle Fresnelovy difrakce.

Zpět: Interference světla O úroveň výše: Světlo jakožto vlnění Pokračovat: Ohyb světla na jedné