Kolejne zajęcia z fizyki na Uniwersytecie Morskim w Gdyni dla naszych uczniów to laborki „dyfrakcja” i „soczewki”. Problematyka okazała się nie tylko zajmującymi problemami eksperymentalnymi, ale też ciekawymi w teorii.
Dyfrakcję w węższym znaczeniu określa się jako ugięcie światła wokół krawędzi przeszkody lub otworu w obszarze cienia przeszkody.
Co ważne, dyfrakcja jest zmianą amplitudy fali niezgodnie z prawami optyki geometrycznej! Efekty zmiany kierunku ruchu i rozpraszania fal, które można wyjaśnić prawami optyki geometrycznej nie są uznawane za dyfrakcję. Zjawisko dyfrakcji jest odpowiedzią fal na lokalną niejednorodność ośrodka, w którym się rozchodzą.
Dyfrakcja występuje przy wszystkich rodzajach fal, w tym fal dźwiękowych falach wodnych i wszystkich rodzajów fal elektromagnetycznych. Dyfrakcja występująca dla materii np. elektronów, atomów i molekuł na kryształach jest wyjaśniana przez mechanikę kwantową. Dyfrakcja fali akustycznej ma decydujące znacznie w kształtowaniu przestrzeni akustycznej i jest na równi z odbiciem dźwięku odpowiedzialna za rozprzestrzenianie się dźwięku.
Dyfrakcja (szczególnie rentgenowska ma oczywiście wykorzystanie w nauce i przemyśle. Ale do ciekawszych na pewno można zaliczyć:
- w przemyśle lotniczym i obronnym dyfrakcja odgrywa znaczącą rolę w technologiach radarowych oraz w celu ukrycia obiektów przed radarami!
- analiza obrazu dyfrakcyjnego promieniowania rentgenowskiego dla DNA wykonane przez Raymonda Goslinga odegrały decydującą rolę w ustaleniu jego struktury w postaci podwójnej helisy przez Rosalindę Franklin, Jamesa Watsona i Francisa Cricka.
- zjawisko dyfrakcji zmusza producentów mikroprocesorów do zastosowania fal dwa razy krótszych niż konieczna szerokość ścieżek struktury układu !
- Newton znał zjawisko dyfrakcji i podjął serię eksperymentów w nadziei odkrycia praw rządzących tym zjawiskiem. Problemy eksperymentalne Newtona w tej kwestii były głównym powodem, dla którego publikacja Optyki została opóźniona o dwanaście lat. Newton najpierw opracował model dyfrakcji, a następnie odkrył, że to postawione tezy nie są prawdą. Uznał, że musi zacząć od nowa. Jednak było to już na tym etapie jego życia, gdy był albo niechętny, albo niezdolny do dopracowania zagadnienia dyfrakcji. W Optyce napisał ostatecznie jedynie krótką sekcję o dyfrakcji i dodał zapytania.
Gratulacje dla wytrwałości maturzystów, którzy właśnie „dyfrakcja” i „soczewkami” zwieńczyli cykl laborek z fizyki na UMG.