В чём разница между дифракцией и дисперсией света простым языком

Как схоже и мелодично звучат слова дифракция и дисперсия! Однако не стоит обманываться похожим произношением и написанием, ведь в физике эти понятия обозначают совершенно разные природные явления.

Дифракция света

Прежде чем начать говорить о понятии дифракция, необходимо вспомнить об интерференции света. Оба эти явления проистекают и проявляются одновременно.

Интерференция представляет собой наложение пары когерентных световых волн друг на друга. При этом данные световые волны ослабляют или, напротив, увеличивают друг друга.

Световая волна может считаться когерентной, если отличие её фазы от фазы другой волны постоянно во времени. Удивительно то, что если данные фазы сложить друг с другом, получится волна той же частоты. Увеличение (интерференционный максимум) полученной волны или её ослабление (интерференционный минимум) будет зависеть от различия фаз колебаний данный волн.

Интерференция волн

Теперь переходим непосредственно к понятию световой дифракции.

Она выступает как очередной результат свойства световых волн. По всей логике световой луч проходит и распределяется по прямой линии. Однако на практике совсем иначе. Если на пути света оказывается какую-либо преграду, луч изменяет свою изначальную траекторию, обходя это препятствие.

Что же может понадобиться для того, чтобы увидеть данный процесс? Это явление мы можем увидеть на вещах любых размеров, однако на предметах слишком большой величины наблюдение сильно затрудняется и становится практически невозможным. Эффективнее всего такой процесс наблюдается на преградах примерно равных по величине длине волны. Если мы говорим о волнах света, это должны быть очень малой величины предметы.

Дифракция света это такое явление, когда свет (световые волны) вынуждены отклониться от первоначального прямого направления при столкновении с каким-либо препятствием на пути.

Данное явление характерно не только для световых, но и для другого рода волн, к примеру, волн на воде или волн звука. Хороший пример звуковой дифракции можно наблюдать при приземлении или взлёте самолёта в то время как мы находимся на земле за углом здания. Если бы волна звука распространялась только в прямом направлении, мы бы не услышали никакого шума. Однако благодаря явлению дифракции, мы улавливаем различные звуки, даже не видя порой их источник.

Для того, чтобы уловить явление дифракции света, применяют специальное изобретение – дифракционную решётку. Она выглядит как комплекс преград, которые соотносятся с размерами световой волны. Преграды представлены параллельными штрихами, которые нанесены на пластине из металла или стекла. Промежуток между окончаниями прилегающих друг к другу отсеков определяют как период решётки (по-другому, её постоянную).

Как же изменяет такая решётка траекторию света? Когда волна света сталкивается с преградами решётки и проходит через все прозрачные и непрозрачные места, она разделяется на отдельные пучки когерентного света, которые в результате дифракции взаимодействуют друг с другом. При этом, длина каждой волны сдвигается на определённый градус, из-за чего впоследствии возникает явление разложения света в спектр. А мы, в свою очередь, можем увидеть дифракцию света на нашей решётке.

Работа дифракционной решетки

Дисперсия света

А что же представляет собой дисперсия света?

Как мы уже знаем, характерным признаком света (или световой волны) является длина.

Свет представляет собой электромагнитные волны. Чтобы мы смогли увидеть свет, волна должна иметь длину не менее 380 нанометров (может достигать 770-ти).

Результат преломления, как подметил ещё И. Ньютон, находится в непосредственной зависимости от длины световых волн. Приведём пример: преломление красного света будет иметь угол отклонения отличный от угла отклонения желтого или синего света. Подобная зависимость и определяется как дисперсия света.

Если через некоторую призму пропустить белый свет, мы можем наблюдать сочетание, совмещающее все цвета радуги. Данный результат – наглядный пример световой дисперсии. Если уровень преломления находится в зависимости от длины волны, следовательно, он зависит и от частоты. Выходит, скорость света для волн различной длины в веществе будет отличаться.

Дисперсия света это и есть зависимость скорости света в веществе от частоты.

Где же мы можем столкнуться с дисперсией света?

Это прекрасное явление мы можем встретить как в естественных условиях (в природе: радуга), так и в быту, искусстве и технике.

Подведём итоги: мы разобрались в понятиях дисперсии и дифракции света. Данные явления имеют обширную область распространения и применения. Довольно часто в физике даются задачи по данным темам. Если вдруг Вы столкнулись с подобными непростыми в решении задачками, Вы всегда можете обратиться к нашим профессионалам. Они окажут поддержку с любой темой и любыми задачами!