Ogib - Difrakcija

OGIB - DIFRAKCIJA

Izv.

pro

f. Ra

jka

Jurd

ana

Šepi

ć, F

izik

a 2,

PFR

I 201

2

Christian Huygens(1629–1695)

• 1678. dovršena rasprava o svjetlosti – prvi znanstveni rad o valnoj prirodi svjetlosti

• formulirao načelo rasprostiranja svjetlosti – Huygensovo načelo

• izveo zakone odbijanja i loma svjetlosti

• prvi primjetio polarizaciju svjetlosti• svjetlost - valna pojava (teorija

neprihvaćena do početka 19. st.)

HUYGENSOVO NAČELO

Izv.

pro

f. Ra

jka

Jurd

ana

Šepi

ć, F

izik

a 2,

PFR

I 201

2

DIFRAKCIJA VALOVA VODE U POSUDI

otvor

preprekašipka čije titranje proizvodi valove

Izv.

pro

f. Ra

jka

Jurd

ana

Šepi

ć, F

izik

a 2,

PFR

I 201

2

područje sjene

ogib vala

prepreka

izvor vala

valna fronta

smjer širenja vala

Izv.

pro

f. Ra

jka

Jurd

ana

Šepi

ć, F

izik

a 2,

PFR

I 201

2

tlocrt

ogib

ogib

ogib

Huygensovo načelo: val se ne širi samo u smjeru okomitom na pukotinu nego i u drugim smjerovima

YOUNGOV POKUS

Izv.

pro

f. Ra

jka

Jurd

ana

Šepi

ć, F

izik

a 2,

PFR

I 201

2

Serway R.A., Jewett J.W. Physics for scientists and engineer

Izv.

pro

f. Ra

jka

Jurd

ana

Šepi

ć, F

izik

a 2,

PFR

I 201

2

OGIB

na pukotini na prepreci

B

A

Od d

R1

R2 Izv.

pro

f. Ra

jka

Jurd

ana

Šepi

ć, F

izik

a 2,

PFR

I 201

2

OGIB NA PUKOTINI

Izv.

pro

f. Ra

jka

Jurd

ana

Šepi

ć, F

izik

a 2,

PFR

I 201

2

OGIB NA PUKOTINI

širina pukotine usporediva s valnom duljinom svjetlosti

FRESNELOV OGIB

FRANUHOFEROV OGIB

izvor, mjesto promatranja (zaslon) ili obojekonačno udaljeni od pukotine

izvor, mjesto promatranja (zaslon) ili obojebeskonačno udaljeni od pukotine

(uporaba leća za postizanje interferencije)

Izv.

pro

f. Ra

jka

Jurd

ana

Šepi

ć, F

izik

a 2,

PFR

I 201

2

leća zaslon

d

Ogibni uzorakna zaslonu

Huygensovo načelo: val se ne širi samo u smjeru okomitom na pukotinu nego i u svim drugim smjerovima

OGIB NA PUKOTINI

Izv.

pro

f. Ra

jka

Jurd

ana

Šepi

ć, F

izik

a 2,

PFR

I 201

2

B

A

Bo

leća zaslon

Po svjetloOd

Ao

OGIB NA PUKOTINI – NASTANAK SREDIŠNJEG MAKSIMUMA

Izv.

pro

f. Ra

jka

Jurd

ana

Šepi

ć, F

izik

a 2,

PFR

I 201

2

A1

B1

leća zaslon

OGIB NA PUKOTINI

B

A

X

O

d

Izv.

pro

f. Ra

jka

Jurd

ana

Šepi

ć, F

izik

a 2,

PFR

I 201

2

B

A

A1

B1

leća zaslon

P1 tama

P1’ tama

XO

1

d

BX = d sin 1 TAMA

OGIB NA PUKOTINI- UVJET TAME

Izv.

pro

f. Ra

jka

Jurd

ana

Šepi

ć, F

izik

a 2,

PFR

I 201

2

B

A

A1

Bo

B1

Ao

leća zaslon

Po svjetlo

P1 tama

P1’ tama

X

O1

d

OGIB NA PUKOTINI – NASTANAK OGIBNOG UZORKA

Izv.

pro

f. Ra

jka

Jurd

ana

Šepi

ć, F

izik

a 2,

PFR

I 201

2

B

A

A2

B2

leća zaslon

P2 svjetloali slabije!

X 2

d

SVJETLOBX = d sin 2 = 3/2

OGIB NA PUKOTINI

Izv.

pro

f. Ra

jka

Jurd

ana

Šepi

ć, F

izik

a 2,

PFR

I 201

2

leća zaslon

Po svjetlo

P1 tama

P1’ tama

d

P2 svjetlo

Kut određuje razmak ogibnih pruga !

OGIB NA PUKOTINI – NASTANAK OGIBNOG UZORKA

Izv.

pro

f. Ra

jka

Jurd

ana

Šepi

ć, F

izik

a 2,

PFR

I 201

2

d sin i = n

d sin i = ... n

TAMNA PRUGA – za svaki kut za koji vrijedi

SVIJETLA PRUGA – za svaki kut za koji vrijedi

1. Za d = konst. vrijedi ~ tj. svjetlost veće imat će širi ogibni uzorak

2. Za = konst. vrijedi d~ tj. ogibni uzorak je širi kod uže pukotine

UVJETI OGIBA

Izv.

pro

f. Ra

jka

Jurd

ana

Šepi

ć, F

izik

a 2,

PFR

I 201

2

Svjetlost veće valne duljinedaje širi ogibni uzorak

DIFRAKCIJSKI UZORAK NA KRUŽNOM OTVORU

Svjetlost veće frekvencijedaje uži ogibni uzorak

Izv.

pro

f. Ra

jka

Jurd

ana

Šepi

ć, F

izik

a 2,

PFR

I 201

2

RASPODJELA INTENZITETA SVJETLOSTI OGIBLJENENA JEDNODIMENZIONALNOJ PUKOTINI

Izv.

pro

f. Ra

jka

Jurd

ana

Šepi

ć, F

izik

a 2,

PFR

I 201

2

OGIB NA JEDNODIMENZIONALNOJ PUKOTINI

Izv.

pro

f. Ra

jka

Jurd

ana

Šepi

ć, F

izik

a 2,

PFR

I 201

2

središnji maksimum

sekundarni maksimum

OGIBNI UZORAK NA KRUŽNOM OTVORU

Izv.

pro

f. Ra

jka

Jurd

ana

Šepi

ć, F

izik

a 2,

PFR

I 201

2

OPTIČKA REŠETKA

Izv.

pro

f. Ra

jka

Jurd

ana

Šepi

ć, F

izik

a 2,

PFR

I 201

2

OPTIČKA REŠETKA

d udaljenost pukotina – KONSTANTA REŠETKE

d

Izv.

pro

f. Ra

jka

Jurd

ana

Šepi

ć, F

izik

a 2,

PFR

I 201

2

zaslonleća

So

Zrake koje padaju okomito na rešetku – koherentne – konstruktivno interferiraju

OPTIČKA REŠETKA

Izv.

pro

f. Ra

jka

Jurd

ana

Šepi

ć, F

izik

a 2,

PFR

I 201

2

zaslonleća

S1

Zrake koje se ogibaju – izlaze pod kutem iz pukotina rešetke

OPTIČKA REŠETKA

Kut ogiba

Izv.

pro

f. Ra

jka

Jurd

ana

Šepi

ć, F

izik

a 2,

PFR

I 201

2

A

B

C

d

Nastanak maksimuma prvog reda

OPTIČKA REŠETKA

Izv.

pro

f. Ra

jka

Jurd

ana

Šepi

ć, F

izik

a 2,

PFR

I 201

2

A

B

C

d

Nastanak maksimuma drugog reda

OPTIČKA REŠETKA

Izv.

pro

f. Ra

jka

Jurd

ana

Šepi

ć, F

izik

a 2,

PFR

I 201

2

x

A

B

C

d

BC = d sin

UVJET POJAČAVANJA - SVJETLOd sin = k k = 1,2,..

UVJET PONIŠTAVANJA – TAMAd sin = (2k+1)/2 k = 1,2,..

OPTIČKA REŠETKA

k RED SPEKTRA

k = 1 spektar prvog redak = 2 spektar drugog redak = 3 spektar trećeg reda

Izv.

pro

f. Ra

jka

Jurd

ana

Šepi

ć, F

izik

a 2,

PFR

I 201

2

d sin = k

određuje razmak mjesta pojačanja SoSk

OPTIČKA REŠETKA – OGIBNI UZORAK

ŠTO ODREĐUJE ŠIRINU SPEKTRA (RAZMAK SVJETLIH MJESTA) ?

uvjet svjetla

1. za rešetku konstante d ~

2. za svjetlost valne duljine ~ 1/d

određuje razmak mjesta pojačanja SoSk

svjetlost veće valne duljineimat će širi spektar

rešetka širih pukotinadati će uži spektar Iz

v. p

rof.

Rajk

a Ju

rdan

a Še

pić,

Fiz

ika

2, P

FRI 2

012

OPTIČKA REŠETKA – DISPERZIJA

DISPERZIJAd

d

Budući da je d sin = k

dkdd cos

d

cosd

k

d

d

Disperzija je to veća što jered ogiba k viši, kut ogiba veći (kosinus kuta je tada manji) , te konstanta rešetke d manja

Izv.

pro

f. Ra

jka

Jurd

ana

Šepi

ć, F

izik

a 2,

PFR

I 201

2

maksimum prvog reda

središnji maksimum nultog reda

maksimum prvog redarešetka

OPTIČKA REŠETKA

Izv.

pro

f. Ra

jka

Jurd

ana

Šepi

ć, F

izik

a 2,

PFR

I 201

2

0 0

2

11

2

3

3

0

spektriprvog reda

spektridrugogreda

spektritrećeg reda (dulji-veće disperzije)

RASAP (DISPERZIJA, RAZLUČENOST) SVJETLOSTI NA REŠETKI

Izv.

pro

f. Ra

jka

Jurd

ana

Šepi

ć, F

izik

a 2,

PFR

I 201

2

RASAP SVJETLOSTI NA REŠETKI

Izv.

pro

f. Ra

jka

Jurd

ana

Šepi

ć, F

izik

a 2,

PFR

I 201

2

SPEKTROMETRI – uređaji za mjerenje karakteristika izvora svjetlosti

MONOKROMATORI - uređaji za odabir valne duljine svjetlosti

HOLOGRAMI - optički uređaji koji proizvode 3D slike predmeta

OPTIČKA VLAKNA – rasapom podataka za prijenos u različite valne duljine može se istim optičkim vlaknom slati više “struja” podataka

OPTIČKI MEDIJI ZA POHRANU PODATAKA - DVD, CD ...

LASERI – kao dio DVD playera, “pržilica”..

POLARIZATORI – opažanje optičkih pojava u posebnim uvjetima

UPOTREBA OPTIČKE REŠETKE

Izv.

pro

f. Ra

jka

Jurd

ana

Šepi

ć, F

izik

a 2,

PFR

I 201

2

SAMO MOJA OPTIČKA REŠETKA - TREPAVICE

Izv.

pro

f. Ra

jka

Jurd

ana

Šepi

ć, F

izik

a 2,

PFR

I 201

2

zarezi na CD-u širine 0,5 mm djeluju kao optička rešetka

Preljevanje boja nakon osvjetljavanja bijelom svjetlošću je superpozicija ogibnih uzoraka na zarezima

OPTIČKA REŠETKA CD

Izv.

pro

f. Ra

jka

Jurd

ana

Šepi

ć, F

izik

a 2,

PFR

I 201

2

2D OPTIČKA REŠETKA - ZAMAGLJENO STAKLO

Izv.

pro

f. Ra

jka

Jurd

ana

Šepi

ć, F

izik

a 2,

PFR

I 201

2

Vijenac oko Mjeseca – obojeni krugovi - nastaju ogibomna kapljicama vode u atmosferi koje čine prostornu optičku rešetku

3D OPTIČKA REŠETKA – VIJENAC OKO MJESECA

Izv.

pro

f. Ra

jka

Jurd

ana

Šepi

ć, F

izik

a 2,

PFR

I 201

2

kristal Na Cl

OGIB X ZRAKA NA KRISTALNOJ REŠETCI

Izv.

pro

f. Ra

jka

Jurd

ana

Šepi

ć, F

izik

a 2,

PFR

I 201

2

na kristalu Na Cl na molekuli DNK

OGIB X ZRAKA NA KRISTALNOJ REŠETCI

Izv.

pro

f. Ra

jka

Jurd

ana

Šepi

ć, F

izik

a 2,

PFR

I 201

2

Serway R.A., Jewett J.W. Physics for scientists and engineer

Izv.

pro

f. Ra

jka

Jurd

ana

Šepi

ć, F

izik

a 2,

PFR

I 201

2

OGIB NA USKOJ VERTIKALNOJ PUKOTINI(MONOKROMATSKA SVJETLOST)

Izv.

pro

f. Ra

jka

Jurd

ana

Šepi

ć, F

izik

a 2,

PFR

I 201

2

OGIBNI UZORAK PROIZVEDEN PUKOTINOM ŽILETA(MONOKROMATSKA SVJETLOST)

Izv.

pro

f. Ra

jka

Jurd

ana

Šepi

ć, F

izik

a 2,

PFR

I 201

2