Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Филиал федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования

«Кузбасский государственный технический университет

имени Т.Ф. Горбачева» в г. Белово

ИНДИВИДУАЛЬНЫЙ ПРОЕКТ

на тему «Дифракция в нашей жизни»

Исполнитель: Студент группы ис-215

Доминюк Артём Максимович

Руководитель проекта:

Белов Сергей Викторович

преподаватель математики

Белово 2021

Введение

Современный век является веком различных технологий будущего.

Сообщения о новейших технологиях, достижениях в изучении космоса, изучении элементарных частиц, позволяющих значительно улучшить качество нашей жизни, воспринимать и правильно объяснять окружающий мир, стали для нас обычным явлением. Большой интерес к дифракции, особенно к её необычному проявлению и довольно-таки сложному получению результатов в обычных условиях, а также и распространение её при исследовании микромира смогло проявить во мне интерес

Цель проекта: познакомиться с понятием дифракции, узнать о её применении в повседневной жизни

Задачи:

1. Познакомиться с понятием дифракции и ее происхождением.

2. Узнать, где встречается дифракция.

3. Ознакомиться с применением дифракции в жизни.

1. Дифракция на щели

Согласно принципу Гюйгенса-Френеля каждая точка фронта волны (следовательно, каждая точка плоскости щели) является источником вторичных волн, распространяющихся во всех направлениях и заходящих в область геометрической тени. Так как эти вторичные волны когерентны, при наложении друг на друга они дают на экране картину интерференции. Сложность анализа этой картины заключается в необходимости учета бесконечного множества источников когерентных волн.

Для примера поместим за щель собирательную линзу, а в её фокальной плоскости поместим экран. Волновая поверхность, экран и плоскость будут параллельны друг другу.

Рисунок 2.Дифракция на щели.

Рисунок 3. Условия минимума и максимума.

2. Дифракционная решетка

Дифракционная решетка- это оптический прибор, который работает по принципу дифракции света, использующий совокупность большого числа регулярно расположенных щелей (выступов), нанесённых на некую поверхность. Данное явление было описано Джеймсом Грегори.

Рисунок 4. Дифракционная решётка.

Условия минимума и максимума для определения ширины щели:

3. Брегговская дифракция

Дифракция Брегга - это дифракция трехмерной и выше периодической структуры. Например, такие как атомы в кристалле.

Это похоже на процесс рассеивания вол на дифракционной решётке. Брегговская дифракция является следствием интерференции между волнами, которые отражены от кристаллических плоскостей.

Условие возникновения интерференции определяется законом Вульфа-Брегга по формуле:

где

d -- расстояние между кристаллическими плоскостями,

и угол скольжения -- дополнительный угол к углу падения,

л -- длина волны,

n (n = 1,2…) -- целое число, называемое порядком дифракции.

Брегговская дифракция может осуществляться при использовании света с маленькой длиной волны.

4. Случаи применения дифракции в жизни

Люди ежедневно сталкиваются с дифракцией, хоть того и не понимают.

Например, при наблюдении за какими-либо мелкими предметами через микроскоп люди как раз-таки и встречаются с дифракцией. Также дифракция наблюдается в фотографиях, причем закрытие диафрагмы приводит к падению резкости, из-за этого для сохранения чёткости изображения необходимо её закрывать. Но еще нужно отметить, что у каждого фотоаппарата своя граница, до которой можно это сделать.

В природе же можно обнаружить огромное количество естественных дифракционных решеток. Для примера возьмем наши ресницы, где встречается грубая дифракционная решётка. Если мы будем смотреть на свет через прищуренные веки, то в какой-то момент увидим спектральные линии. Шотландский физик Джеймс Грегори, проверяя эту теории, примел дифракционную решетку, использовав обычное птичье перо. Благодаря тонкой структуре через птичье перо можно пропустить солнечный свет и увидеть его разложение на линии спектра/

Дифракционные решетки также часто используются во многих оптических устройствах: монохроматоры (спектральный прибор для получения монохроматического света), в оптических датчиках линейных и угловых перемещений, а также в специальных антибликовых очках.

Сейчас мы рассмотрим случаи, когда мы видим дифракция:

1) Радуга

Радуга на небе или блики масляного пятна на воде также являются примером преломления световой волной препятствия в природных условиях

2) Дифракция в фотографии - это оптическое явление, которое заключается в том, что лучи света проходя через маленькое отверстие диафрагмы рассеиваются, уменьшая тем самым общую резкость изображения. С одной стороны, уменьшение диафрагмы увеличивает глубину резко изображаемого пространства, а с другой, чем сильнее мы её закрываем, тем менее резким становится общая резкость фотографии.

3) Компакт-диск или DVD

Зеркальная поверхность компакт-диска представляет собой спиральную дорожку, шаг которой соизмерим с длиной волны видимого света. На такой упорядоченной и мелкоструктурной поверхности в отраженном свете заметно проявляются дифракционные и интерференционные явления, что и является причиной радужной окраски создаваемых им бликов.

4) Голограмма на кредитных картах

Наиболее сложным образцом световой дифракции считается голограмма на кредитных картах. Это связано с наличием на ней дифракционной решетки более сложного вида. В центре голограммы имеется яркое световое кольцо. При попадании на него света можно получить отражение в виде луны или солнца. Это обусловлено игрой света и тени: при попадании света голограммы на тень от пластика образуется некая световая волна.

Заключение

дифракционная решетка оптический

Проведя данную работу по изучению явления дифракции и дифракционной решетки, мы ознакомились с данными явлениями. Итак, дифракцией света называется явление отклонения света от прямолинейного направления распространения при прохождении вблизи препятствий. Как показывает опыт, свет при определенных условиях может заходить в область геометрической тени. Если на пути параллельного светового пучка расположено круглое препятствие (круглый диск, шарик или круглое отверстие в непрозрачном экране), то на экране, расположенном на достаточно большом расстоянии от препятствия, появляется дифракционная картина - система чередующихся светлых и темных колец. Если препятствие имеет линейный характер (щель, нить, край экрана), то на экране возникает система параллельных дифракционных полос.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Кинбер Б.Е. «Геометрическая теория дифракции» // М.: 2013г.

2. ru.Wikipedia.org

3. www.cambridgeincolour.com/tutorials/diffraction-photography.htm#

4. https://forkettle.ru/vidioteka/estestvoznanie/41-

5. https://ege-study.ru/ru/ege/materialy/fizika/difrakciya-sveta/

6. https://zaochnik.com/spravochnik/fizika/volnovaja-optika/difraktsija-sveta/

7. https://otherreferats.allbest.ru/physics/00099769_0.html

8. https://wiki.fenix.help/fizika/difrakciya-sveta

Размещено на Allbest.ru