3. Difraksioni i dritës
Çfarëdo devijimi i dritës nga përhapja drejtvizore e saj quhet
difraksion. Difraksioni paraqitet kur drita kalon nëpër vrima apo
çarje të vogla, pranë teheve të mprehta,apo kur ajo hasë në
ndonjë pengesë në formë të gjysmërrafshit, fijës, sferës, cilindrit,
rrjetës etj.
Difraksioni në pengesa me vrimë ndodh kur dimensioni i tyre
është i përafërt me gjatësinë valore të valës rënëse. Difraksioni
shpjegohet vetëm nëse dritën e konsiderojm të natyrës valore.
Nëse dimensioni i vrimës është më i madh se sa gjatësia valore e
valëve të dritës, difraksioni ndodh vetëm afër skajeve të vrimës,
e jo në mes të vrimës.
Fig 1.Dukuria e difraksionit te dritës
Shpjegimin e difraksionit të dritës më së lehti mund ta bëjmë me
principin e Hajgensit (Huygens) sipas të cilit çdo pikë e valës në
frontin valor mund të konsiderohet si burim i pavarur i valëve.
Këto valë përhapen në drejtimin e frontit valor me shpejtësi të
njëjtë me përhapjen e tij dhe pas një kohe ato superpunohen
duke dhënë një front valor të njëjtë me frontin e parë valor, por
4. të zhvendosur në distancën d=vt, ku v-është shpejtësia e valëve
të dritës,ndërsa t-koha e përhapjes.
Këndin e difraksionit e njësojmë nga formula:
𝑠𝑖𝑛𝜃 = 𝑘
𝜆
𝑑
k- numri rendor i spektrit
d- Gjerësia e vrimës
λ- Gjatësia valore e dritës
θ- Këndi i difraktimit
Difraksioni i Fraunhoferit në çarje
Nga formula e mësipërme shihet se rezultatet e difraksionit do të
varen nga gjatësia valore e dritës dhe nga gjerësia e vrimës ,
saktësisht nga raporti λ/d. Sa më e gjerë të jetë çarja apo vrima
aq më i madh do të jetë sinusi e aq më i gjerë do të jetë edhe
këndi i shmangies që do të thotë difraksioni do të jetë më i qartë
pasi largohen vijat e ndritshme apo te errëta në mes vete.
Kur një rreze e kolomuar e dritës kalon përmes një aperture, ose
nëse has një pengesë, ajo përhapet dhe modeli që rezulton
përmban rajone të ndritshme dhe të errëta. Ky efekt quhet
difrakti, dhe është karakteristik i të gjitha fenomeneve të valës.
Kjo mund të kuptohet duke marrë parasysh ndërhyrjen midis
pjesëve të ndryshme të valës së përparme, e cila është ndryshuar
duke kaluar përmes hapjes. Këndi i difrakcionit është i rendit λ /
d me λ gjatësinë vale dhe d dimensionin e aperturës. Kështu, për
5. dritën e dukshme, hapjet në diapazonin 10-100 μm prodhojnë
modele lehtësisht të zgjidhura. Fenomeni i thyerjes është trajtuar
në dritën e postës si një valë: Difraksioni i çarjës.Nëse në vend
të një çarjeje të vetme, dy prerje ndriçohen nga një ëavefront
aeroplan, një seri e skajeve të ndërhyrjes paralele me prerjet do
të shfaqen në një ekran larg, siç tregohet në figurë më poshtë
Fig.1
Ky është eksperimenti klasik i Thomas Young (Tomas Jong)
(1800). Nëse ndarja ndërmjet rreshtave është d dhe gjerësia e
prerjeve b është më e madhe se gjatësia vale, ekuacioni i
difraktionit Fraunhofer jep intensitetin e dritës së difraktuar si:
𝐼( 𝜃) ∝ cos ² [
𝜋 𝑑 𝑠𝑖𝑛𝜃
2
] 𝑠𝑖𝑛𝑐² [
𝜋 𝑏 𝑠𝑖𝑛 𝜃
𝜆
]
Ku funksioni sin c përcaktohet si sinc (x) = sin (x) / (x) për x ≠
0, dhe sinc (0) = 1. Funksioni sin c përfshin efektet e difraktimit
për shkak të gjerësisë së prerjeve.
6. Fig.2
Nëse në vend të dy rreshtave, ndriçohen disa rrapa të distancuar
në mënyrë të barabartë nga ëavefront, maxima e ndërhyrjes
bëhet shumë më e mprehtë dhe, kur drita ndodh normalisht në
grilë, maksimumi në këndet θm jepet nga (m = 0, ± 1, ± 2, ...):
𝑑 𝑠𝑖𝑛𝜃 𝑚 = 𝑚𝜆
Intensiteti i maksimumit kryesor mund të llogaritet dhe
zvogëlohet me rritjen e rendit të difraktimit, siç tregohet në
figurën më poshtë.
7. Fig.3
Një rrjet difuzioni është i barabartë me një sistem të tillë multi-
prerë dhe mund të përdoret ose në transmetim ose në reflektim.
Rrjeta optike
Rjeta optike përbëhet prej një sistemi të shumë çarjeve
paralele.Zakonisht,numri i çarjeve shënohet me N.Ndërtohen në
pllakë qelqi duke gërvishur me diamant disa qindra vija në një
mm.Vendi ku diamanti e gërvisht qelqin nuk e lëshon
dritën,kurse rolin e çarjes e luan hapësira ndërmjet dy
gërvishtjeve.Rrjetat e para optike i ndërtoi Fraunhoferi,më
1821,i cili edhe paraqiti fillet e teorisë së difraksionit me rreze
paralele.
8. Gjerësinë e një çarje së bashku me pengesën fqinje që e ndan
nga çarja tjetër e shënojmë me d dhe e quajmë konstantee
rrjetës optike.Rrezet e dritës kalojnë nëpër çdo çarje.Të gjitha
këto rreze mes vete mund të interferojnë sepse arrijnë nga i njëjti
burim.Në perden EE,e cila vendoset në rrafshin fokal të thjerrës
konvergjente,të gjitha këto rreze me interferim do të
përforcohen.Nga difraksioni nëpër çarje të rrjetës,rrezet e dritës
nuk do të përpahen vetëm në drejtimin normal ndaj rrjetës,por
edhe në drejtimet e tjera.Në drejtim i cili me drejtimin normal e
mbyll këndin 𝛼1 ,drejtim kt i përcaktuar ashtu që çdo rreze nga
çarjet fqinje vonohet për 𝜆.Në këtë drejtim rrezet nga çdo çarje
kanë të njëjtin ndryshim të rrugës për 𝜆 dhe do të interferojnë
mese vete duke dhënë në perden EE në vijën e ndritshme 𝑆1.
Në këtë drejtim do të fitohet vijë tjetër e ndritshme.Këndi 𝛼1 që
e përcakton këtë drejtim nuk është arbitrar,por duhet të
përmbush kushtin të cilin e percaktojmë nga trekëndëshi i drejtë
ABC në fig.4. në të cilin janë:hipotenuza AB=d,kateta BC=𝜆
dhe këndi përballë katetës 𝜆 është 𝛼1.Shihet se vlen:
𝜆=d sin 𝜶 𝟏
Vija të tjera të ndritshme në perden EE do të fitojmë me
interferim të rrezeve nga çarjet të cilat me drejtim normal në
rrjetën optike e mbyllin këndin 𝛼1,nëse është:
p𝜆=d sin 𝛼 𝑝 për p=1,2,3...
9. Fig.4.
•Rrjeta optike si element dispersiv
Nëse në rrjetë optike bie drita e bardhë,pra dritë e gjatësive të
ndryshme valore,këndi α për çdo gjatësi valore do të jetë i
ndryshëm.Në perde do të fitojmë ngjyrat: vjollcë,blu,të kaltër,të
gjelbër,të verdhë,portokallidhe të kuqe.Do të fitojmë spektrin.Drita
vjollce do të zhvendoset më së paku nga drejtimi normal në
rrjetën optike.
10. Fig.5.
Rjeta optike është element dispersiv,sepse bën zbërthimin e dritës së
bardhë në ngjyrat e veta përbërëse.Por siç kemi cekur më lartë,
edhe prizmi optik është element dispresiv.
