slitsdiffraktioner

Slitsdiffraktioner är fenomen där ljus diffgragerar när det passerar genom en smal öppning eller vid kanter i en barriär. Fenomenet uppstår eftersom vågfronten inte är oändligt bred, vilket gör att olika delar av öppningen kan fungera som källor som interfererar med varandra. Resultatet är ett karakteristiskt mönster av ljusintensitet på en skärm eller detektor, ofta med en tydlig central topp och flera svagare toppar.

Enkelspaltsdiffraktion: För en spalt med bredden a och ljus av våglängd λ ges intensitetsfördelningen i riktningen θ av I(θ) = I0 (sin β / β)^2, där β = π a sin θ / λ. Minima uppträder när sin θ = m λ / a (m = ±1, ±2, ...). Den centrala toppens bredd på skärmen vid avståndet L är ungefär 2 λ L / a.

Dubbelspalt och fler-slit: För två parallella slitsar med avstånd d mellan deras mittlinjer blir intensiteten I(θ) = I0 cos^2(π d sin θ / λ) (sin β / β)^2. Denna interferenseffekt ligger ovanpå envelope-funktionen (sin β / β)^2. Med flera slitsar uppträder mycket skarpare maxima vid d sin θ = m λ, vilket används i diffrengitter och spektroskopi.

Betydelse: Slitsdiffraktioner utgör ett grundläggande exempel på hur begränsningar i en källa eller upptagningsområde formar ljus. Fenomenet används i optiska instrument, i experiment och i undervisning, och liknande principer förekommer även för ljud och andra vågor.

Not: För teoretisk behandling används ofta Fraunhofer- eller Fresnel-approximations, beroende på avståndet till skärmen.