Interférence et diffraction

Interférence et diffraction sont des phénomènes caractéristiques de toutes les vagues, des vagues de l’eau aux ondes électromagnétiques tels que la lumière.

Interférence désigne le phénomène où deux vagues du même genre chevauchement pour produire une onde résultante supérieure, inférieure, ou la même amplitude.

Diffraction est définie comme la flexion d’une onde de tous les coins d’un obstacle ou une ouverture. Dans ce cas, des pièces de différentiel de l’onde peuvent interférer et donnent lieu à une alternance spatiale de grande et petite amplitude.

Cette vidéo démontrera la nature ondulatoire de la lumière en observant les patrons de diffraction et d’interférence.

Une vague est une oscillation de l’amplitude d’une quantité physique dans l’espace et/ou de temps. Interférence est un des phénomènes plus caractéristiques associées aux vagues.

Différentes parties d’ondes peuvent se chevauchent et « intervenir » pour produire une alternance spatiale des amplitudes de l’onde de forte et faible, appelé une figure d’interférence. Lorsque les amplitudes des ondes interférentes s’additionnent, il est appelé interférence constructive ; considérant que, lorsque leurs amplitudes soustraire les uns des autres, il est appelé interférence destructive.

Maintenant, si la lumière de longueur d’onde lambda, est brillait sur une seule fente étroite, l’intensité loin des remplaçants de fente entre grands et petits ou valeurs presque nulles, correspondant à des régions « brillantes » et « sombres », également connu sous le nom de « marge ». Le centre de ce modèle est toujours lumineux, le long de l’axe des y de la fente.

Cette alternance est connue comme le « schéma de diffraction » de la lumière à travers une petite ouverture. C’est un phénomène caractéristique des ondes. Plus précisément, des points entre les deux bords de l’ouverture « ré-émettent », ou en d’autres termes « diffracter » l’onde lumineuse vers des directions différentes.

Interférences entre les différentes parties des résultats dans la formation de la structure par diffraction des ondes lumineuses diffractée.

Dans le cas de deux fentes très rapprochées, le modèle formé, connu comme le « modèle de double-fendez l’interférence de Young », est due à l’interférence de la lumière diffractée de deux fentes. Le protocole suivant montre comment configurer les expériences fente simple et double fente et interpréter leurs résultats.

Rassembler les matériaux nécessaires et les instruments pour l’expérience, y compris un pointeur de laser hélium-néon avec longueur d’onde ~ 633nm, quelques fines lames de rasoir, aluminium, carton, une règle, des ciseaux, un bloc de bois et sécurité laser lunettes.

Avec une paire de ciseaux, couper le papier d’aluminium en deux morceaux carrés environ 2 pouces par 2 pouces. En outre, couper le carton en deux morceaux de carré d’environ 3 pouces par 3 pouces avec un trou d’environ 1 pouce diamètre au centre.

Ensuite, prenez un morceau de papier d’aluminium et à l’aide d’une lame de rasoir, coupez une fente droite environ 1 centimètre de long au milieu de la feuille. Scotchez la feuille sur un carton avec la fente positionnée à l’intérieur du trou.

Maintenant, tape un bord du carton au bloc en bois et le faire glisser le mur blanc environ 30 centimètres de la fente. Assurez-vous que le carton est perpendiculaire à la surface de la table, et le trou et une fente verticale sont exposés et faisant face au mur.

Placez le pointeur laser de l’autre côté du carton monté, tout en veillant à ce que le faisceau laser sera parallèle à la table. Maintenant porter les lunettes de sécurité laser, pointeur laser s’allume et briller le faisceau laser sur la fente.

Éteindre la lumière de la salle et d’observer la répartition de la lumière sur le mur de l’autre côté de la feuille. Désactiver le pointeur laser et enlever les lunettes de protection laser.

Ensuite, empiler trois lames de rasoir, telle que la lame intermédiaire est en retrait. Prenez l’autre feuille d’aluminium et en utilisant la pile de lames de rasoir et une règle coupe deux fentes parallèles, rectilignes très rapprochées, environ 1 centimètre de long au milieu de la feuille. Maintenant la feuille sur l’autre carton de bandes et coller ensuite sur le bloc en bois comme avant.

Porter les lunettes de sécurité laser, pointeur laser s’allume et briller le faisceau laser sur la double fente. Éteindre la lumière de la salle et d’observer la répartition de la lumière sur le mur de l’autre côté de la feuille. Enfin, éteindre le pointeur laser.

Avec le protocole terminé, laissez-nous maintenant dresser un bilan de la fente unique et les expériences de double fente. Dans le single slit experiment, la répartition de la lumière observée sur le mur présente des franges de diffraction caractéristiques. La frange lumineuse centrale est environ deux fois aussi large, sur l’axe y, comme les autres franges lumineuses qui sont tout autour de la même largeur.

En outre, l’intensité de la désintégration de franges lumineuses du centre de la frange périphérique le long de l’axe des ordonnées. C’est prévu pour le patron de diffraction de fente unique, comme les rayons lumineux parallèles du laser se plient à la fente et se chevauchent de manière constructive, formant les franges lumineuses et destructive formant les bandes sombres entre les deux.

Dans l’expérience de la double fente, la répartition de la lumière observée sur le mur expose les franges d’interférence caractéristique.

Ces franges d’interférences sont beaucoup plus étroites que les régions brillantes du patron de diffraction. C’est parce que la séparation inter-fente avait ' est beaucoup plus grande que la largeur de la fente « a » et c’est l’inverse de la séparation inter-fente qui contrôle la largeur des franges d’interférence. Cependant, c’est l’inverse de la largeur de la fente « a » qui contrôle la largeur des franges de diffraction.

La diffraction et les interférences de la lumière a joué un rôle essentiel dans l’établissement que la lumière est une onde électromagnétique. Ainsi, ces effets sont importants dans de nombreuses technologies basées sur l’optique et la photonique.

Spectroscopie de diffraction au laser, est une technologie qui utilise des patrons de diffraction d’un faisceau laser, transmis par le biais de n’importe quel objet--allant de nanomètres à millimètres dans la taille--pour mesurer rapidement les dimensions géométriques d’une particule.

Un capteur est utilisé pour détecter la pêche à la ligne de la lumière laser et un ordinateur est ensuite utilisé pour détecter des particules de taille de l’objet de l’énergie lumineuse produite et son agencement.

L’interférométrie est une technique qui utilise la superposition et l’interférence des ondes pour la mesure précise des distances, petits déplacements, changements de l’indice de réfraction et irrégularités de surface.

Ici, deux vagues de la même fréquence, mais la longueur de chemin d’accès différent s’immiscer, qui se traduit par une figure d’interférence. Ce modèle permet alors de faire une mesure précise du paramètre inconnu. Cette même technique de l’interférométrie est utilisée dans la LIGO ou Laser Interferometer Gravitational Wave Observatoire, qui sont énormes détecteurs conçus pour détecter les ondes gravitationnelles.

Vous avez juste regardé introduction de JoVE de diffraction et d’interférence de la lumière. Vous devriez maintenant être en mesure de comprendre la théorie derrière la formation de la diffraction et les interférences des motifs lumineux, qui a été démontrée en utilisant les expériences fente simple et double fente. Merci de regarder !