Interferenta

1
Interferenta
2
Lumina printr-o singura fanta
Daca lumina s-ar transmite numai sub forma de
corpusculi care se propaga pe traiectorii drepte
(ca în teoria corpusculara a lui Newton) pe ecran
ar aparea o fanta luminoasa. Însa datorita
caracterului ondulatoriu al luminii apare o
figura mult mai complexa.
3
Experimentul lui Young
Thomas Young (1773-1829)
lumina solara
În 1801, Thomas Young a demonstrat natura
ondulatorie a luminii. Deoarece nu avea la
dispozitie surse de lumina coerenta (lasere), ci
numai lumina solara obisnuita, trebuia sa
inventeze un mod de a produce doua surse de
lumina coerente, care sa poata interfera.
4
Interferenta luminii celor 2 fante
Aceasta este figura de interferenta pe care
Young a vazut-o si ulterior a prezentat-o în fata
membrilor neîncrezatori a Academiei Regale de
Stiinte (sustinatori ai teoriei
corpusculare). Figura are o intrepretare
elementara în teoria ondulatorie a luminii.
5
Analiza figurii de interferenta
Benzi luminoase
Benzi întunecate
6
Intensitatea figurii de interferenta
Problema În realitate figura de interferenta nu
are maxime de aceeasi intensitate.
7
Difractia
8
Cu totii stim ca umbrele obiectelor au aceeasi
forma ca si obiectele. Ne amintim de povestea
iepurasului care a iesit într-o noapte cu luna si
a fugit mâncând pamântul urmarit de o fiinta
întunecata cu urechi lungi ca doua coase.
9
În 1665 calugarul italian Francesco Maria
Grimaldi a observat ca marginea umbrei nu este
neta, ci prezinta benzi luminoase si
întunecate. Cu siguranta avea o acuitate a
vederii exceptional de buna.
10
În 1818 Academia Franceza a propus un premiu pt.
explicarea diferitelor fenomene de difractie si
interferenta (evident pt. a se gasi o
demonstratie hotarâtoare pt. teoria
corpusculara). Fresnel a propus o teorie
ondulatorie în fata comisiei formate din Arago,
Laplace, Poisson si Biot.
11
Poisson a observat ca daca teoria lui Fresnel e
adevarata atunci în umbra unui corp circular ar
trebui sa apara o pata circulara alba. Un
asemenea efect parea atât de neplauzibil încât
teoria a fost respinsa. Va imaginati cât de
mare a fost încântarea lui Fresnel când executând
experimentul a descoperit pata alba din figura!
12
Difractia printr-o singura fanta
13
Christian Huygens, contemporan cu Newton, a
propus Principiul lui Huygens, o noua metoda
geometrica de a calcula forma frontului undei la
un moment ulterior.
14
Analiza difractiei pe o singura fanta
Undele care se propaga înainte (q0) parcurg
aceeasi distanta la ecran si interfera
constructiv penru a produce maximul central.
Undele sub un unghi care verifica conditia l
a sin q _at_ a q. Perechea de unde (1, 2) au
diferenta de drum Dr12 l/2, si se anuleaza. La
fel pt. perechile (3,4), (5,6), etc. În acest
mod putem localiza benzile întunecate.

15
Conditiile pentru minimele difractiei
16
Calculul figurii de difractie
17
Difractia si Interferenta combinata
numai interferenta numai difractia
difractia si interferenta combinate
18
Spectroscop cu retea de difractie
Spectroscopul cu retea de difractie ne
permite determinarea precisa a lungimii de unda.
19
Figuri de interferenta ale retelei de difractie
Lumina care are mai mult de o lungime de unda
produce o banda pt. fiecare lungime de unda pt.
mgt0.
Lumina monocromatica produce o singura banda pt.
fiecare m.
20
Retele de difractie prin reflexie
CD-urile sunt o retea de difractie prin reflexie.
21
Opalul este o retea de difractie prin reflexie
22
Opalul NU este un material cristalin. În pofida
acestui lucru opalul prezinta o ordine
interna! Opalul este format din sfere de silica
amorfa (precum sticla sau cuartul necristalin).
Este unul din nanomaterialele naturale. Doarece
aceste sfere au diametre comparabile cu lungimea
de unda a luminii vizibile, lumina este
difractata. Opalul prezinta fenomenul de
opalescenta - schimbarea culorii cu orientarea.
23
Minunatele culori ale unui flori sunt de asemenea
datorate retelei de difractie de pe aripile sale.
24
Chiar si cristalele sunt retele de difractie,
doar ca au un pas al retelei prea mic pt. lumina
vizibila, în schimb razele X sunt numai bune pt.
ele.
Raze X
Cristal
În 1912 Max von Laue a descoperit difractia
razelor X. Tatal si fiul Bragg au îmbunatatit
metoda. Difractia este posibila numai daca
lungimea de unda a radiatiei este comparabila cu
pasul retelei. Figura de difractie permite
determinarea structurii cristaline.