Difractie la retele unidimensionale si bidimensionale

Difractie la retele unidimensionale si bidimensionale

Obiectivele experimentului:

• Investigarea fenomenelor de difractie la grile cu caneluri si la grilele incrucisate.
• Determinarea lungimii de unda.
• Determinarea constantei grilei.

Principii:

Natura luminii a fost o problema controversata pentru o lunga perioada de timp. In 1690, Christiaan Huygens a interpretat lumina ca fiind un fenomen de unda; in 1704, Isaac Newton a descris fasciculul de lumina ca pe o serie de particule. Aceasta contradictie a fost rezolvata de mecanica cuantica, iar ideea dualitatii unda-particula a aparut. Experimentul privind difractia luminii la o fanta dubla este un experiment crucial pentru evidentierea caracterului de unda al luminii si se regaseste printre experimentele introductive in mecanica cuantica.

Fenomenele de difractie apar intotdeauna atunci cand propagarea libera a luminii este modificata de obstacole precum diafragmele iris sau fantele. Abaterea de la propagarea rectilinie a luminii observata in acest caz se numeste difractie. Cand se studiaza fenomenele de difractie, se disting doua tipuri de proceduri experimentale:

In cazul difractiei Fraunhofer, se studiaza fronturile de unda paralele ale luminii in fata obiectului de difractie si in spatele acestuia. Aceasta corespunde unei surse de lumina care se afla la distanta infinita de obiectul de difractie pe o parte si, pe de alta parte, un ecran care, de asemenea, se afla la distanta infinita de obiectul de difractie.

In cazul difractiei Fresnel, sursa de lumina si ecranul sunt la o distanta finita de obiectul de difractie. Cu cresterea distantei, modelele de difractie Fresnel devin din ce in ce mai asemanatoare cu modelele Fraunhofer.

Cu ajutorul luminii coerente a unui laser, este foarte convenabil sa se investigheze proprietatile de difractie ale grilelor cu caneluri cu diferite constante de grila. Datorita difractiei luminii paralele care intra prin fantele obiectului, lumina se propaga in zona umbrei geometrice. Prezenta luminii in zona umbrei nu poate fi explicata prin legile opticii geometrice. Modelul de puncte luminoase si intunecate observat pe ecran poate fi explicat prin referire la fenomenele de difractie si interferenta daca proprietatile undelor sunt atribuite luminii. Astfel, acest experiment investigheaza modul in care luminile difractate la grilele cu caneluri si la cele incrucisate pot explica modelele de lumina observate.